ФЕДЕРАЛЬНОЕ ЕОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «СИБИРСКИЙ ЕОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОЕО КРАСНОЕО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОЕИИ» (ФЕУП «СНИИМ») ФЕДЕРАЛЬНОЕ О АЕЕНТСТВА ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕЕУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОЕИИ (РОССТАНДАРТА)

РЕКОМЕНДАЦИЯ

ЕОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

АНАЛИЗАТОРЫ ЦЕПЕЙ ВЕКТОРНЫЕ.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

МИ 3411-2013

Новосибирск

2013

ПРЕДИСЛОВИЕ

РАЗРАБОТАНА Представительством фирмы «РОДЕ И ШВАРЦ ГМБХ И КО.КГ» (Германия) г. Москва, обществом с ограниченной ответственностью «НПК ТАИР» (ООО «НПКТАИР») г. Томск, обществом с ограниченной ответственностью «Планар» (ООО «Планар») г. Челябинск, федеральным государственным унитарным предприятием «Сибирский государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт метрологии» (ФГУП «СНИ-ИМ») г. Новосибирск.

ИСПОЛНИТЕЛИ Пивак А.В., Губа В.Г., Иващенко И.А., Конышев А.В.

УТВЕРЖДЕНА ФГУП «СНИИМ» «11» июля 2013 г.

ЗАРЕГИСТРИРОВАНА ФГУП «ВНИИМС» «01» августа 2013 г.

ВВЕДЕНА ВПЕРВЫЕ

II

8    Требования к условиям измерений

Условия измерений должны соответствовать требованиям, установленным в эксплуатационной документации на ВАЦ конкретного типа.

Работать с векторными анализаторами цепей необходимо при отсутствии резких изменений температуры окружающей среды. Для исключения сбоев в работе, измерения необходимо производить при отсутствии резких перепадов напряжения питания сети, вызываемых включением и выключением мощных потребителей электроэнергии, и мощных импульсных помех.

Рекомендуемые условия измерений:

-    температура окружающего воздуха от 23 до 26 °С;

-    изменение температуры окружающего воздуха не более ±1 °С;

-    относительная влажность воздуха не более 80 % при 25 °С;

-    атмосферное давление от 630 до 800 мм рт. ст.

9    Подготовка к выполнению измерений

9.1    Порядок установки на рабочее место, включения, установки программного обеспечения, управления и дополнительная информация приведены в эксплуатационной документации на ВАЦ конкретного типа.

9.2    Убедиться в выполнении условий проведения измерений.

9.3    Выдержать ВАЦ в выключенном состоянии и остальные средства в условиях проведения измерений не менее двух часов, если они находились в отличных от них условиях.

9.4    Выдержать ВАЦ во включенном состоянии не менее времени установления рабочего режима.

10    Порядок выполнения измерений

Перед проведением измерений следует установить основные параметры ВАЦ:

-    диапазон рабочих частот Д/, при необходимости, с разбиением на несколько поддиапазонов;

-    выходную мощность Р_вых;

-    полосу пропускания фильтра промежуточной частоты (ПЧ) Д/_пч.

ПАРАМЕТРЫ ВАЦ НЕОБХОДИМО ВЫБИРАТЬ В СООТВЕТСТВИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЗАДАЧЕЙ. ПРЕДПОЛАГАЕТСЯ, ЧТО ПРИ НИХ БУДУТ ПРОВОДИТЬСЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ИССЛЕДУЕМЫХ УСТРОЙСТВ.

ПРЕДЕЛЫ СЛУЧАЙНОЙ И СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ БУДУТ РАССЧИТАНЫ ИМЕННО ДЛЯ ЗАДАННОГО НАБОРА ПАРАМЕТРОВ.

12

10.1 Внешний осмотр

Провести визуальный контроль чистоты соединителей измерительных портов ВАЦ, кабельных сборок при наличии, штатного и эталонного средства «калибровки». В случае обнаружения посторонних частиц выполнить чистку соединителей.

Порядок проведения чистки указан в эксплуатационной документации на ВАЦ конкретного типа.

Чистку коаксиальных соединителей проводить по следующей методике:

- протереть поверхности соединителей, указанные стрелками на рисунке 2 или 3, палочкой с ватным тампоном, смоченным в спирте;

Рисунок 3 - Соединители тип IX, тип 3,5 мм или тип I (2,4 мм)

-    провести чистку остальных внутренних поверхностей соединителей, продув их воздухом;

-    просушить соединители, убедиться в отсутствии остатков спирта внутри соединителей;

-    провести визуальный контроль чистоты соединителей, убедиться в отсутствии посторонних частиц;

-    при необходимости чистку повторить.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПРИМЕНЯТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ ДЛЯ ЧИСТКИ СОЕДИНИТЕЛЕЙ.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПРОТИРАТЬ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОВОДНИК СОЕДИНИТЕЛЕЙ «РОЗЕТКА». ЧИСТКУ ПРОВОДИТЬ ПРОДУВКОЙ ВОЗДУХОМ.

При внешнем осмотре соединителей проверить:

-    отсутствие механических повреждений (вмятин, забоин, отслаивания покрытия и т. д.) на контактных и токонесущих поверхностях;

13

- целостность резьбы, которая должна обеспечивать свободное наворачи-вание накидной гайки.

Проверить отсутствие глубоких царапин и вмятин на корпусе всех устройств.

Провести визуальный контроль целостности кабельных сборок.

При обнаружении повреждений необходимо выполнить ремонт.

10.2    Проверка присоединительных размеров

Проверке подлежат соединители измерительных портов ВАЦ, кабельных сборок, штатного и эталонного средства «калибровки».

Порядок проверки и нормы на присоединительные размеры указаны в эксплуатационной документации на ВАЦ конкретного типа и на средства «калибровки».

Проверку присоединительных размеров проводят универсальным инструментом для измерений линейных размеров (микрометром, индикатором часового типа) или специализированным комплектным инструментом типа КИСК-7, КИСК-3,5.

При обнаружении несоответствий размеров проверяемого соединителя установленным нормам необходимо выполнить ремонт. Устройство с такими соединителями бракуют.

10.3    Определение среднеквадратического отклонения результата измерений

В процессе проверки определяются среднеквадратические отклонения результата измерений модулей 5)у, обусловленные шумами измерительной трассы при номинальном уровне выходной мощности.

Проверку выполнять в следующей последовательности:

-    установить параметры по умолчанию;

-    установить диапазон рабочих частот А/, МГц;

-    установить требуемое количество точек по частоте (количество точек может быть установлено согласно измерительной задаче);

-    установить выходную мощность Рвых ^в дБм^1} или мВт; мощность не должна превышать допустимого уровня, указанного в документации ВАЦ, для сохранения линейного режима работы приемников; если ВАЦ имеет встроенные управляемые аттенюаторы перед приемниками, то допускается увеличивать выходную мощность на величину вносимого ослабления аттенюаторов;

-    установить полосу пропускания фильтра ПЧ Д/_пч 1 кГц; рекомендуется устанавливать полосу пропускания фильтра ПЧ, соответствующую измерительной задаче;

^lj дБм - дБ относительно 1 мВт.

14

-    подключить к измерительным портам ВАЦ нагрузки короткозамкнутые и (или) холостого хода из состава штатного или эталонного средств «калибровки»; если в качестве средств «калибровки» применяются электронные калибраторы, то следует использовать нагрузки, указанные в таблице 1;

-    провести нормировку частотной неравномерности результата измерений модуля 5Ц, применив математическую операцию деления комплексных величин «Данные/Память»;

-    с помощью статистической обработки данных, обычно реализованной в программном обеспечении^1;), определить и зафиксировать среднеквадратические отклонения <7h($n) результата измерений модуля 5Ц в линейном масштабе на тех частотах, на которых необходимо вычислить погрешность измерений (например, частоты могут быть граничными некоторых поддиапазонов, присущих ВАЦ конкретного типа, или могут быть связаны с точками, на которых наблюдается максимальная флуктуация результата измерений; также выбор частот может быть обусловлен техническими характеристиками исследуемых устройств);

-    аналогично определить среднеквадратические отклонения a_h(S₂2) модуля S₂2 на требуемых частотах;

-    для определения среднеквадратических отклонений модулей 5₂₁ и S₁₂ необходимо подключить к измерительным портам ВАЦ кабельную сборку, соединив их между собой, вместо нагрузок; количество кабельных сборок, подключаемых к портам, определяется измерительной задачей; если кабельных сборок две, и они не могут быть соединены напрямую, то необходимо использовать дополнительный переход из состава штатного или эталонного средств «калибровки» либо переход, указанный в таблице 1;

-    провести нормировку частотной неравномерности результата измерений модулей S₂₁ и S₁₂ или применить математическую операцию деления комплексных величин «Данные/Память»;

-    с помощью статистической обработки данных определить и зафиксировать среднеквадратические отклонения <r_h(S₂₁) и <т_/г(5₁₂) модулей S₂₁ и S₁₂ на требуемых частотах;

Отклонения <т_п{$ц) следует использовать при расчете относительного собственного шума компаратора ВАЦ Л/(5₂у) по формуле (22).

^|) Если программное обеспечение не имеет функции статистической обработки данных на выбранной частоте, то рекомендуется перевести ВАЦ в режим работы на одной фиксированной частоте, при количестве точек (количестве наблюдений) не менее 101, и вычислить среднеквадратическое отклонение результата с помощью статистической обработки всей трассы (всех измеренных точек проверяемой характеристики). При измерении на фиксированной частоте результат будет представлять собой характеристику, изменяющуюся во времени. Допускается проводить расчет отклонения результата с помощью статистической обработки всей трассы в окрестности выбранной частоты с минимальным диапазоном перестройки, на котором укладывается не менее 101 точки по частоте.

15

10.4 Определение мощности собственного шума и относительного собственного шума приемников

Проверка предполагает, что пределы погрешности установки выходной мощности компаратора ВАЦ соответствуют заданным нормам.

Мощность собственного шума проверяется только для величин 5₂₁ и S₁₂. Для 5Ц мощность собственного шума считается равной мощности шума $12> ^а для S₂ 2 - мощности шума S₂₁.

Проверку выполнять в следующей последовательности:

-    установить параметры по умолчанию;

-    установить диапазон рабочих частот А/, МГц;

-    установить требуемое количество точек по частоте (количество точек может быть установлено согласно измерительной задаче);

-    установить полосу пропускания фильтра ПЧ А/_пч, при которой в дальнейшем будут проводиться измерения параметров исследуемых устройств;

-    установить выходную мощность Рвых ^в дБм или мВт, соответствующую линейному режиму работы приемников; рекомендуется устанавливать мощность согласно измерительной задаче;

-    подключить к портам ВАЦ, соединив их между собой, кабельную сборку одну или две в зависимости от измерительной задачи; если кабельных сборок две, и они не могут быть соединены напрямую, то необходимо использовать дополнительный переход из состава штатного или эталонного средств «калибровки» либо переход, указанный в таблице 1;

-    с помощью статистической обработки данных определить среднюю мощность Р_изм в измерительных приемниках, дБм; пример результата измерений, и обозначение приемников приведены на рисунке 4; В(1) - мощность в измерительном приемнике «В» в случае, когда источником сигнала является порт 1, А(2) - мощность в измерительном приемнике «А» в случае, когда источником сигнала является порт 2; рекомендуется округлять Р_изм до первого десятичного знака;

-    для величин S₂₁ и S₁₂, провести нормировку частотной неравномерности результата измерений модулей S₂₁ и 5₁₂ или применить математическую операцию деления комплексных величин «Данные/Память»;

16

Рисунок 4 - Результат измерений мощности в приемниках

-    отсоединить кабельную сборку и подключить к измерительным портам ВАЦ нагрузки согласованные из состава штатного или эталонного средств «калибровки» и (или) нагрузки, указанные в таблице 1; допускается не отсоединять кабельную сборку, а нагрузки согласованные подключать к ней;

-    с помощью статистической обработки данных определить и зафиксировать средние значения модулей S₂₁ и S₁₂ в линейном масштабе на тех частотах, на которых необходимо вычислить погрешность измерений;

-    определить относительный собственный шум приемников n(Si₇) на требуемых частотах по формуле:

4%) = |%|.    (10)

-    вычислить мощность собственного шума    дБм,    в    полосе    пропус

кания фильтра ПЧ Д/_пч по формуле:

— ^изм[дБм] + Sij [дБ],    (11)

где 5)₇[дБ] = 20 ■ lg(\Sij\).

При необходимости, сравнить измеренную мощность собственного шума ^L^ij) ^с приведенными в документации нормами.

Вычислить относительный собственный шум компаратора N(S_Lj) по формуле (22) для требуемого уровня \S_Lj\ и частоты.

«№;) = J(<7_ft(5_iy)-|%|)2+„(Sy)².

17

10.5 Определение случайной погрешности

Для расчета случайной погрешности измерений модуля и фазы предварительно необходимо оценить нестабильность Я (■%,-), обусловленную флуктуацией параметров искажающих адаптеров из-за неидеального качества изготовления соединителей измерительных портов и средств «калибровки», а также качества используемых кабельных сборок.

Проверку проводить в следующей последовательности:

-    установить параметры по умолчанию;

-    установить диапазон рабочих частот А/, выходную мощность Р_вых ^{и п0}“ лосу пропускания фильтра ПЧ А/_пч согласно измерительной задаче; пределы случайной погрешности будут рассчитаны именно для заданного набора параметров; выходная мощность должна соответствовать установленной при определении среднеквадратических отклонений <r_h(Sij); полоса пропускания фильтра ПЧ должна соответствовать установленной при измерении относительного собственного шума приемников п(Ёу);

-    установить количество точек в зависимости от требуемого шага по частоте (частотной детализации);

-    выполнить полную двухпортовую «калибровку» ВАЦ с помощью штатного средства калибровки; если ВАЦ с одним измерительным портом, следует выполнить полную однопортовую «калибровку»;

-    зафиксировать полученные при «калибровке» оценки ошибок Ёдр, Ё$р, Ё[_р, Ёрр, Ёрр, Ёр_Н, Ёр_Н, Ё[_н, Ёр_Н, Ёрр в линейном масштабе на каждой частоте измерений с помощью средств программного обеспечения; для ВАЦ с одним измерительным портом оценок будет всего три Ё^, Ё$ и Ёр;

-    повторно выполнить полную однопортовую или двухпортовую «калибровку» с помощью штатного средства; если используется электронный калибратор, то необходимо отсоединить его от портов ВАЦ и подключить заново, повернув на угол приблизительно равный 120 градусам;

ПОВТОРНУЮ «КАЛИБРОВКУ» СЛЕДУЕТ ВЫПОЛНЯТЬ С МИНИМАЛЬНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ КАБЕЛЬНЫХ СБОРОК.

«КАЛИБРОВКИ» РЕКОМЕНДУЕТСЯ ПРОВОДИТЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО БЕЗ ПЕРЕРЫВА.

-    снова зафиксировать оценки ошибок;

-    вычислить все элементы вектора Export ^или ^тport ^в соответствии с формулой (1):

port ⁼ (.EdFI ~ EdF2> EsFI ~ &SF2> ^LFl ~ ^LF2> ^RFl ~ ^RF2>

Eppi — Ep_F2,...),

18

Ei port — (Ebi Ё[)2> Esi — Ё$2> Eri Er₂),

где индекс «1» или «2» отражает принадлежность к первой или второй «калибровке».

Элементы векторов будут представлять собой эффективные параметры, характеризующие только случайную погрешность Ё^ек^ = Ё_к^л.

Рисунок 5 - Эффективные параметры, характеризующие случайную погрешность

- определить |Е(5)₇)| по формуле (24) для требуемого уровня \S_tj\:

A|5j₇| следует вычислять по формулам (13)-(17).

Количество «калибровок» для оценки |Я(5)₇)| может быть увеличено. В качестве элементов векторов Export ^или Eiport должны быть выбраны средние арифметические значения всех пар Ё_кп — Ё_кт, где индекс «п» и «т» показывает номер проведенной «калибровки».

Количество различных пар при N последовательно выполненных «калиб-

19

ровках» равно биноминальному коэффициенту (числу сочетаний из N по 2, определяемому суммой натуральных чисел от 1 до iV — 1).

К примеру, для трех «калибровок» число пар будет три. Нужно сложить результаты этих пар для каждой ошибки (Ё_к1 — Ё*_к2), (Ё_к1 — Ё_кз) и (Ё_к2 — Ё_кз) и разделить на три.

Также рекомендуется провести проверку с помощью эталонного набора. За результат принять большее из полученных |Р(5Д)| для требуемого уровня |5Д |.

- провести расчет пределов случайной погрешности измерений модуля и фазы 5у по формулам (20) и (21) на требуемых частотах:

180 --arcs

10.6 Определение систематической и суммарной погрешностей

Проверку проводить в следующей последовательности:

-    установить параметры по умолчанию;

-    установить диапазон рабочих частот А/, выходную мощность Р_вых ^и полосу пропускания фильтра ПЧ Д/_пч согласно измерительной задаче; пределы систематической погрешности будут рассчитаны именно для заданного набора параметров; выходная мощность должна соответствовать установленной при определении среднеквадратических отклонений (т_Л(5^); полоса пропускания фильтра ПЧ должна соответствовать установленной при измерении относительного собственного шума приемников п(5)_;);

-    установить количество точек в зависимости от требуемого шага по частоте;

-    выполнить двухпортовую «калибровку» ВАЦ с помощью штатного средства «калибровки»; если ВАЦ с одним измерительным портом, следует выполнить однопортовую «калибровку»;

ЕСЛИ «КАЛИБРОВКА» НЕ ЯВЛЯЮТСЯ ПОЛНОЙ, Т.Е. НЕ ВСЕ ОШИБКИ ОЦЕНИВАЮТСЯ, ТО ПРЕДЕЛЫ ПОЕРЕШНОСТИ БУДУТ РАСШИРЕНЫ.

-    зафиксировать полученные при «калибровке» оценки ошибок Ёщ» &SF> E'lf, Er_F, £777, Err, Ё$_н, Ё[_н, Ёдд, ЁЦ в линейном масштабе на каждой частоте измерений с помощью средств программного обеспечения; для ВАЦ с одним измерительным портом оценок будет всего три Ё*₀, Ё$ и ЁД

-    выполнить полную однопортовую или двухпортовую «калибровку» с помощью эталонного средства «калибровки»;

20

Содержание

1    Область применения......................................................................................................4

2    Нормативные ссылки.....................................................................................................5

3    Требования к показателям точности............................................................................6

4    Требования к средствам измерений.............................................................................6

5    Метод измерений...........................................................................................................9

6    Требования безопасности............................................................................................11

7    Требования к квалификации операторов..................................................................11

8    Требования к условиям измерений............................................................................12

9    Подготовка к выполнению измерений......................................................................12

10    Порядок выполнения измерений................................................................................12

10.1    Внешний осмотр...................................................................................................13

10.2    Проверка присоединительных размеров...........................................................14

10.3    Определение среднеквадратического отклонения результата измерений.....14

10.4    Определение мощности собственного шума и относительного

собственного шума приемников.........................................................................16

10.5    Определение случайной погрешности...............................................................18

10.6    Определение систематической и суммарной погрешностей...........................20

10.7    Измерение характеристик устройств.................................................................23

11    Обработка результатов измерений.............................................................................25

11.1    Систематическая погрешность измерений........................................................25

11.2    Случайная погрешность измерений...................................................................26

11.3    Суммарная погрешность измерений..................................................................28

12    Оформление результатов измерений.........................................................................29

Приложение А (справочное) Теоретические основы векторного анализа цепей.......30

Приложение Б (справочное) Последовательность действий при расчете

погрешности...............................................................................................50

Приложение В (справочное) Идентификационные данные программы «VNA

Calibration Verification».............................................................................51

Приложение Г (справочное) Систематические ошибки................................................53

III

ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВТОРОЙ «КАЛИБРОВКИ» СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ АЛГОРИТМ, ДАЮЩИЙ МАКСИМАЛЬНУЮ ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ; АЛГОРИТМ ДОЛЖЕН БЫТЬ ОПИСАН В ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА ВАЦ КОНКРЕТНОГО ТИПА; ЭТАЛОННОЕ СРЕДСТВО «КАЛИБРОВКИ» ДОЛЖНО ОБЕСПЕЧИВАТЬ РЕАЛИЗАЦИЮ ДАННОГО АЛГОРИТМА.

ПОВТОРНУЮ «КАЛИБРОВКУ» СЛЕДУЕТ ВЫПОЛНЯТЬ С МИНИМАЛЬНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ КАБЕЛЬНЫХ СБОРОК.

«КАЛИБРОВКИ» РЕКОМЕНДУЕТСЯ ПРОВОДИТЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО БЕЗ ПЕРЕРЫВА.

-    снова зафиксировать оценки ошибок;

-    вычислить вектор Export ^или Крап ^в соответствии с формулой (1):

Export ⁼ i^DFl ~ E[)F2> EsFI ~ EsF2> ^LFl ~ ^LF2> ЁRF1 ~ ErF2> Ejfi — EtF2> ■■■ X

Export ⁼ (E_D1 — E_D2,E_S1 — E_S2,E_R1 — E_R2).

Элементы векторов будут представлять собой эффективные параметры,

Аб/Т

характеризующие систематическую погрешность t_k .

Пример расчета элементов вектора E^vfort приведен на рисунке 6. Трекинг отражения и передачи вычисляются, как 1 + (ER1 — ER2) и 1 + (£fF1 — EfF2).

21

РЕКОМЕНДАЦИЯ Группа Т88.8

Государственная система обеспечения единства измерений Анализаторы цепей векторные. Методика определения метрологических характеристик МИ 3411-2013

1 Область применения

1.1    Настоящая рекомендация распространяется на анализаторы цепей векторные (далее ВАЦ) и устанавливает методику определения их основных метрологических характеристик, к которым относятся:

-погрешность измерений комплексного коэффициента отражения однопортовых и двухпортовых устройств;

- погрешность измерений комплексного коэффициента передачи двухпортовых устройств.

1.2    Методика основана на методе сравнения калибровок, использование которого требует наличия эталонного набора мер или эталонного электронного модуля калибровки с известными метрологическими характеристиками.

1.3    Методика может быть использована для определения метрологических характеристик ВАЦ в волноводе с сечением, отличающимся от его измерительных портов и не указанным в описании типа (эксплуатационной документации) на него.

Для выполнения измерений состав ВАЦ должен быть дополнен комплектом измерительных переходов, кабелей и набором калибровочных мер с соединителями в новом типе волновода, в качестве которых могут быть использованы коммерчески доступные изделия любых производителей утвержденных или не утвержденных типов.

Эталонный набор мер или эталонный электронный модуль калибровки также должны быть с соединителями в новом типе волновода.

1.4    ВАЦ должен быть поверен в частотном диапазоне его применения, так как настоящая методика не содержит процедур определения метрологических характеристик его приемников (частотных, амплитудных, линейности и т.д.).

1.5    Настоящая рекомендация может быть использована для разработки методов поверки ВАЦ.

1.6    Настоящая рекомендация может быть использована для измерения параметров двухпортовых устройств с малыми потерями и для оценки влияния их характеристик на погрешность измерений ВАЦ, связанную с уходом параметров модели ВАЦ.

4

В настоящей рекомендации использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 13317-89 Элементы соединения СВЧ трактов радиоизмерительных приборов. Присоединительные размеры

ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений

ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения

МИ 2525-99 Государственная система обеспечения единства измерений. Рекомендации по метрологии государственных научных метрологических центров Госстандарта России. Порядок разработки

IEEE Std 287-2007 IEEE Standard for Precision Coaxial Connectors (DC to 110 GHz) (Стандарт IEEE для прецизионных коаксиальных соединителей (до 110 ЕЕц))

Примечание - При пользовании настоящей рекомендацией целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящей рекомендацией следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

5

3    Требования к показателям точности

Настоящая методика позволяет получить оценки погрешности измерений модуля и фазы комплексных коэффициентов передачи и отражения 5^ в диапазоне измерения модулей комплексных коэффициентов передачи и отражения от О до 1. Границы погрешности результатов измерений зависят от метрологических характеристик применяемого эталонного набора мер и оцениваются в процессе измерений.

4    Требования к средствам измерений

При выполнении измерений применяют средства измерений, приведенные в таблице 1.

Таблица 1

Порядковый номер и наименование средств измерений и вспомогательных устройств Метрологические, технические характеристики или ссылка на чертеж 1 Наборы мер или электронные модули калибровки тип соединителей по ГОСТ 13317 и IEEE STD 287; обеспечиваемые набором мер эффективные параметры ВАЦ1}: -    направленность |ДЁ0|; -    согласование источника |ДЁ5|; -    согласование нагрузки \AEl\; -    трекинг отражения \АЁН |; -    трекинг передачи \АЁТ\ 2 Нагрузки короткозамкнутые или холостого хода модуль коэффициента отражения не менее 0,97 3 Нагрузки согласованные модуль коэффициента отражения не более 0,10 4 Переходы максимальное отклонение модуля коэффициента отражения входа (выхода) при повторном подключении с поворотом не более 0,01 5 Универсальный или специализированный комплектный инструмент для измерений линейных размеров в соответствии с ГОСТ 13317 6 Ключи тарированные значение крутящего момента ключей

|) Эффективные параметры обеспечиваются на ВАЦ с идеальной линейной характеристикой компаратора и отсутствии случайной погрешности измерений.

	согласно IEEE STD 287
7 Ключи поддерживающие	в соответствии с пазами исследуемого устройства
Примечание - Инструмент для измерений линейных размеров применять для проверки присоединительных размеров элементов соединения.

Рекомендуемые типы средств измерений приведены в таблице 2.

Значения эффективных параметров наборов мер или электронных калибраторов заносят в сертификат о калибровке с указанием обозначения настоящей рекомендации.

7

Таблица 2

Наименование Сечение волновода; тип соединителя Диапазон рабочих частот, ГГц Обеспечиваемые эффективные параметры анализатора цепей векторного после «калибровки» AEd AES ael АЁК АЁТ 1 Наборы мер коэффициентов передачи и отражения ZV-Z270, ZV-Z235, ZV-Z224 ZV-Z270 7,0/3,04 мм; тип N от 0 до 8 ±0,003 ±0,007 ±0,005 ±0,004 0 свыше 8 до 18 ±0,005 ±0,010 ±0,007 ±0,006 0 ZV-Z235 3,5/1,52 мм; тип 3,5 мм от 0 до 18 ±0,005 ±0,010 ±0,007 ±0,006 0 свыше 18 до 26,5 ±0,007 ±0,016 ±0,009 ±0,008 0 ZV-Z224 2,4/1,04 мм; тип I (2,4 мм) от 0 до 18 ±0,005 ±0,010 ±0,007 ±0,006 0 свыше 18 до 26,5 ±0,007 ±0,016 ±0,009 ±0,008 0 свыше 26,5 до 50 ±0,009 ±0,019 ±0,011 ±0,010 0

5 Метод измерений

5.1    После «калибровки»^1),2) и коррекции модель ВАЦ характеризуется остаточными ошибками - эффективными параметрами, которые определяют систематические погрешности измерений комплексных коэффициентов отражения и передачи. Данные погрешности могут быть рассчитаны по формулам (13)-(18). Определение эффективных параметров ВАЦ выполняют методом сравнения «калибровок». В приложении А приведены теоретические основы векторного анализа цепей. Общепринятые модели ВАЦ представлены в приложении А на рисунках А.4, А. 13 и А. 14.

5.2    Метод сравнения калибровок

Принцип метода состоит в последовательном проведении двух «калибровок» одного и тоже ВАЦ с помощью двух разных средств «калибровки» и поэлементном сравнении полученных ошибок.

К средствам «калибровки» относят механические наборы мер и электронные калибраторы. Типичный внешний вид наборов и калибратора приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Внешний вид наборов калибровочных мер (механических наборов) и электронного калибратора

Погрешности одного средства «калибровки» должны быть известны и нормированы определенным образом, то есть представлены эффективные параметры ВАЦ после «калибровки» (см. таблицу 1). Средства «калибровки», погрешности которых известны, будем называть эталонными, а средства из состава ВАЦ, подлежащего проверке - штатными.

По результатам проведения двух «калибровок» ВАЦ получают два вектора оценок ошибок, содержащих 10 из 12 возможных параметров, на каждой частоте измерений f

P Здесь и далее по тексту термин калибровка будет отображаться в кавычках, чтобы не путать с термином калибровка средств измерений, указанным в Федеральном законе об обеспечении единства измерений № 102-ФЗ.

^2> Калибровка средств измерений - совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений (Федеральный закон об обеспечении единства измерений № 102-ФЗ).

9

E%port — (E_Df> e_sf, E_lf, E_ff, E_ff, Eq_R, E$_r, E*_lr, E_rr, E_fr),

Export ⁼ {Edfo> Esfo> E[_fo, E_rfo, E_ffo, E^_ro, E_sro, El_R0, E_rro, E_fro).

где Export ~ вектор оценок ошибок после проведения первой двухпортовой «калибровки» с помощью штатного средства;

Export ~ вектор оценок ошибок после проведения второй полной двухпортовой «калибровки» с помощью эталонного средства.

Векторы Щроп ^и Щроп описывают параметры линейных искажающих адаптеров согласно модели ВАЦ.

Ошибки Exf и Ex_R, характеризующие паразитные проникновения сигналов на входы приемников при измерении комплексного коэффициента передачи, определяются отдельно по методике, приведенной в пункте 10.6. Методика основана на измерении собственного шума приемников после «калибровки» ВАЦ при подключении к измерительным портам нагрузок короткозамкнутых.

Разность векторов ошибок Export и Щроп на каждой частоте измерений приводит к появлению вектора эффективных параметров Щ^fJ_ort\

r^eff cl cal c2 cal

^c2port ~ ^c2port ^c2port —

= (Edf ^— Edfo’ Esf ^— Esfo» E_lf — E_LF0, E_RF — E_RF0, E_TF — E^_F,...).    (1)

В качестве эффективных параметров \Ё^\ при расчете систематической погрешности ВАЦ принимаются параметры, определяемые следующим образом:

\K^rr\=pi-^o\² + \^_k\²,    (2)

где \Ё_к — Ё{о | - модуль разности элементов векторов Export и Export>

\АЁ_к\ - погрешность эталонного средства «калибровки» для к-ои ошибки.

*Я = Л	11Ёр) Ёп0| + \АЁ0\ ,	(3)
	||Ё5 —Ё50| + \&Ё5\ ,	(4)
t4- С4 то _5 и	||я1*-^о|2 + |дй1.|2,	(5)
К" -1|	= — Ёдо| "НДЁя| ,	(6)
ЁетП - 1|	/. . ^ . .2 I . 12 = 11 Ёт — Ёт01 + | АЁТ | ,	(7)

10