Назначение
Анализаторы спектра и фазового шума PSA (далее по тексту — анализаторы) предназначены для измерений частоты и уровня мощности спектральных составляющих сигналов, а также для измерений уровня фазового и амплитудного шума непрерывных и импульсно-модулированных сверхвысокочастотных (далее по тексту — СВЧ) сигналов.
Описание
Конструктивно анализаторы выполнены в виде настольного лабораторного прибора, работающего под управлением внешнего персонального компьютера. Управление анализатором осуществляется как через пользовательский интерфейс прилагаемого ПО, так и через команды удаленного управления. Анализаторы подключаются через последовательный интерфейс USB 3.0, на выходе прибора формируется цифровая двоичная последовательность, которая в дальнейшем обрабатывается для вывода требуемой характеристики на экран ПК.
Анализаторы выполнены в металлическом корпусе прямоугольной формы.
Принцип действия анализаторов основан на переносе сигнала входного СВЧ колебания на промежуточную частоту с помощью квадратурных демодуляторов и встроенных гетеродинов с малыми фазовыми шумами с последующей обработкой низкочастотного сигнала в двухканальном приемнике, реализованном на аналогово-цифровых преобразователях с широким динамическим диапазоном.
К настоящему типу средств измерений относятся анализаторы модификаций PSA08, PSA13, PSA26, которые отличаются друг от друга диапазоном рабочих частот.
Функциональные возможности, метрологические и технические характеристики анализаторов определяются составом опций, входящих в их комплект. Обозначения и наименования опций приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Опции анализаторов по заказу
| Обозначение |
Наименование |
| HTG |
Опция следящего генератора |
| FRA |
Опция измерения АЧХ |
| PPNA |
Опция измерения фазового шума в импульсном режиме |
| RTA |
Опция анализа спектра в реальном масштабе времени |
| TA |
Опция анализа переходных процессов |
Знак поверки может наноситься на переднюю панель анализаторов.
Общий вид анализаторов представлен на рисунках 1 и 2.
Серийный номер в формате десятизначного цифробуквенного обозначения, состоящего из арабских цифр и латинской буквы, идентифицирующий каждый экземпляр средства измерений, наносится типографским способом на маркировочную этикетку, расположенную на задней панели корпуса, как показано на рисунках 2 и 3.

Рисунок 1 — Общий вид анализаторов (передняя панель)

Рисунок 2 — Общий вид анализаторов (задняя панель)

Рисунок 3 — Фрагмент задней панели анализаторов с этикеткой с местом нанесения серийного номера и обозначения модификации
Программное обеспечение
Встроенное программное обеспечение (далее по тексту — ПО) анализаторов отсутствует.
Анализаторы работают под управлением внешнего ПО, которое устанавливается на внешний ПК, служит для обработки получаемых от встроенного в анализатор микроконтроллера данных аналого-цифрового преобразования, а также отображения их в удобной для представления оператору форме. Внешнее ПО является метрологически значимым и разделено на подпрограммы, которые выполняют отдельные измерительные задачи: анализ спектра и измерения фазового шума в непрерывном режиме, измерения фазового шума в импульсном режиме; режим следящего генератора и измерений амплитудно-частотных характеристик (далее по тексту — АЧХ). Конструкция анализаторов исключает возможность несанкционированного влияния на ПО и измерительную информацию. Метрологические характеристики анализаторов нормированы с учетом влияния внешнего ПО.
Идентификационные данные внешнего ПО приведены в таблицах 2 — 4.
Таблица 2 — Идентификационные данные внешнего ПО анализаторов в режиме анализатора спектра и измерений фазового шума в непрерывном режиме
| Идентификационные данные |
Значение |
| Идентификационное наименование ПО |
Spectrum Analyzer (SA) |
| Номер версии (идентификационный номер ПО), не ниже |
2.0.1 |
| Цифровой идентификатор ПО |
отсутствует |
Таблица 3 — Идентификационные данные внешнего ПО анализаторов в режиме измерений фазового шума в импульсном режиме
| Идентификационные данные |
Значение |
| Идентификационное наименование ПО |
Pulse Phase Noise (PPNA) |
| Номер версии (идентификационный номер ПО), не ниже |
2.0.1 |
| Цифровой идентификатор ПО |
отсутствует |
Таблица 4 — Идентификационные данные внешнего ПО анализаторов в режиме следящего генератора и измерений АЧХ
| Идентификационные данные |
Значение |
| Идентификационное наименование ПО |
Frequency Response Analyzer (FRA) |
| Номер версии (идентификационный номер ПО), не ниже |
2.0.1 |
| Цифровой идентификатор ПО |
отсутствует |
Уровень защиты внешнего ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «низкий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Таблица 5 — Метрологические характеристики
| Наименование характеристики |
Значение |
| 1 |
2 |
| Диапазон рабочих частот, Гц |
PSA08
PSA13
PSA26 |
от 1405 до 8409 от 1405 до 1,34010 от 1405 до 2,64010 |
| Диапазон рабочих частот входа 1, Гц |
PSA08
PSA13
PSA26 |
от 3-107 до 8409 от 3-107 до 1,34010 от 3-107 до 2,64010 |
| Диапазон рабочих частот входа 2, Гц |
от 1405 до 3-107 |
| Разрешение по частоте (R), Гц |
1 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений частоты в режиме частотомера (Дf), Гц |
±(fизм^ 10-7(T+1)+1)1) |
| Диапазон установки полос обзора |
от 1 кГц до полного диапазона частот |
| Полосы пропускания фильтров ПЧ по уровню минус 3 дБ с шагом, кратным 1; 2,5; 5; 10, Гц |
от 1 до 1-107 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений уровня мощности из-за переключения полос пропускания фильтров ПЧ, дБ |
±1 |
| Диапазон установки ослабления входного аттенюатора, дБ |
вход 1 вход 2 |
от 0 до 30 с шагом 2
от 0 до 35 с шагом 5 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений уровня мощности из-за переключения ослабления входного аттенюатора, в диапазоне частот, дБ
от Г105 до 1,8-1010 Гц включ.
св. 1,84010 до 2,6Ч010 Гц |
±(0,1 + 0,01-А)2) ±(0,1 + 0,025-А) |
| Средний уровень собственных шумов3), в диапазоне частот,
дБ (мВт/Гц)4), не более
от Г105 до 3-107 Гц включ., при включенном предусилителе
св. 3-107 до 2,64010 Гц, в зависимости от состояния предусилителя и преселектора |
-155
см. таблицу 6 |
| Диапазон измерений уровня мощности при ослаблении входного аттенюатора 30 дБ, дБ (1 мВт)5) |
предусилитель включен
предусилитель выключен |
от среднего уровня шумов до 0 от среднего уровня шумов до 20 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений уровня мощности в диапазоне от минус 50 до 20 дБ (1 мВт) при выключенных предварительном усилителе и преселекторе, в диапазоне частот, дБ от Г105 до 8409 Гц включ.
св. 8409 до 2,2^1010 Гц включ.
св. 2,24010 до 2,64010 Гц |
±2,0
±3,0
±4,0 |
| Относительный уровень помех, обусловленных гармоническими искажениями второго порядка (при уровне входного сигнала 0 дБ (1 мВт)), в диапазоне частот, дБо6), не менее от 1405 до 3-107 Гц включ.
св. 3407 до 2,64010 Гц, в зависимости от состояния предусилителя и преселектора |
50
см. таблицу 7 |
Продолжение таблицы 5
| 1 |
2 |
| Относительный уровень помех, обусловленных интермодуляционными искажениями третьего порядка, выраженный в виде точки пересечения третьего порядка (при ослаблении входного аттенюатора 0 дБ и разности частот входных сигналов не менее 2 МГц), в диапазоне частот, дБ (1 мВт), не менее от 1405 до 3-107 Гц включ.
св. 3-107 до 2,64010 Гц, в зависимости от состояния предусилителя и преселектора |
20
см. таблицу 8 |
| КСВН входа 1 при ослаблении входного аттенюатора 30 дБ, в диапазоне частот, не более |
от 3-107 до 6-109 Гц включ. св. 6^ 109 до 1,54010 Гц включ.
св. 1,54010 до 2,64010 Гц |
1,9
2,3
2,5 |
| КСВН входа 2 при ослаблении входного аттенюатора 30 дБ, не более |
1,9 |
| Диапазон частот следящего генератора, Гц |
PSA08
PSA13
PSA26 |
от 1405 до 8409 от 1405 до 1,34010 от 1405 до 2,64010 |
| Разрешение по частоте, Гц |
1 |
| Диапазон установки уровня мощности сигнала следящего генератора, в диапазоне частот, дБ (1 мВт) |
от 1405 до 3-105 Гц не включ. от 3-105 до 2,44010 Гц не включ.
от 2,44010 до 2,64010 Гц |
от -60 до -20 от -60 до -10
от -60 до -20 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки уровня мощности сигнала следящего генератора, в диапазоне частот, дБ от 1405 до 5,8409 Гц включ.
св. 5,8409 до 1,84010 Гц включ.
св. 1,84010 до 2,44010 Гц не включ.
от 2,44010 до 2,64010 Гц |
±1,5 ±2,5 ±3,5 ±4,0 |
| Диапазон уровня входного сигнала при измерении фазового и амплитудного шума, дБ (1 мВт) |
от -20 до 10 |
| Диапазон отстроек от несущей частоты при измерении фазового и амплитудного шума, Г ц |
от 10 до 1-107 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений уровня фазового шума, в диапазоне отстроек от несущей, дБ от 20 до 1403 Гц включ.
св. 1403 до 1-107 Гц |
±3
±2 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений уровня амплитудного шума, в диапазоне отстроек от несущей, дБ от 20 до 1-107 Гц |
±3 |
| Диапазон установки количества кросс-корреляций при измерении фазового и амплитудного шума |
от 1 до 100000 |
| Расчетное подавление уровня собственных фазовых и амплитудных шумов в результате кросс-корреляционной обработки при количестве кросс-корреляций, дБ, до |
10
100
1000
10000
100000 |
5
10
15
20
25 |
| Спектральная плотность собственных фазовых шумов при двухканальной обработке сигнала, дБо/Г ц7), не более |
см. таблицы 9, 10 |
| Спектральная плотность собственных амплитудных шумов при двухканальной обработке сигнала, дБо/Г ц, не более |
см. таблицу 11 |
Продолжение таблицы 5
| 1 |
2 |
| Диапазон уровня входного сигнала при измерении фазового шума в импульсном режиме на входе 1, дБ (1 мВт) |
от -20 до 0 |
| Диапазон частот следования радиоимпульсов при измерении фазового шума в импульсном режиме, Гц |
от 5-102 до 3-106 |
| Диапазон длительностей радиоимпульсов при измерении фазового шума в импульсном режиме, мкс |
от 1-10-1 до 1-103 |
| Диапазон отстроек от несущей частоты при измерении фазового шума в импульсном режиме, Гц |
от 10 до 0,5Три8), но не более 800 кГц |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений фазового шума в импульсном режиме, в диапазоне отстроек от несущей, дБ от 20 до 1-103 Гц включ.
св. Г103 до 1-105 Гц |
±4
±3 |
| Уровень чувствительности при измерении спектральной плотности фазового шума относительно несущей в импульсном режиме при частоте входного сигнала 1 ГГ ц, Fpи 20 кГц, длительности импульса 10 мкс, использовании встроенного гетеродина и двухканальной обработке сигнала, выключенном режиме подавления паразитных составляющих, выключенных предусилителе и преселекторе, при отстройке от несущей, дБо/Гц, не более |
10 Гц 100 Гц
1 кГц
10 кГц |
-57
-98
-115
-120 |
| 1) Где fизм — измеренное значение частоты, Гц; Т — количество полных лет с даты выпуска из производства или сервисной подстройки опорного генератора;
2) А — значение ослабления входного аттенюатора;
3) Нормирован в форме спектральной плотности в полосе пропускания 1 Гц при ослаблении входного аттенюатора 0 дБ и количестве усреднений изображения спектра равном 50;
4) дБ (мВт/Гц) — дБ относительно 1 мВт на 1 Гц;
5) дБ (1 мВт) — дБ относительно 1 мВт;
6) дБо — дБ относительно уровня несущей;
7) дБо/Г ц — дБ относительно уровня несущей в полосе пропускания 1 Гц;
8) Fpи — частота следования радиоимпульсов. |
Таблица 6 — Значения спектральной плотности собственных шумов
| Поддиапазон частот, ГГц |
Спектральная плотность собственных шумов при состоянии предусилителя и преселектора, дБ (мВт/Гц), не более |
| Предусилитель и преселектор выкл. |
Предусилитель вкл., преселектор выкл. |
Предусилитель и преселектор вкл. |
Предусилитель выкл., преселектор вкл. |
| от 0,03 до 3,0 включ. |
-138 |
-151 |
-146 |
-135 |
| св. 3,0 до 5,8 включ. |
-135 |
-148 |
-143 |
-130 |
| св. 5,8 до 12,0 включ. |
-134 |
-144 |
-143 |
-133 |
| св. 12 до 18 включ. |
-128 |
-140 |
-139 |
-128 |
| св. 18 до 22 включ. |
-127 |
-138 |
-138 |
-126 |
| св. 22 до 26 |
-118 |
-132 |
-131 |
-117 |
Таблица 7 — Значения относительного уровня помех, обусловленных гармоническими искажениями второго порядка
| Поддиапазон частот, ГГц |
Относительный уровень помех, обусловленных гармоническими искажениями второго порядка при состоянии предусилителя и преселектора, дБо, не менее |
| Предусилитель и преселектор выкл. |
Предусилитель вкл., преселектор выкл. |
Предусилитель и преселектор вкл. |
Предусилитель выкл., преселектор вкл. |
| от 0,03 до 0,1 включ. |
45 |
30 |
80 |
75 |
| св. 0,1 до 1,39 включ. |
51 |
30 |
83 |
79 |
| св. 1,39 до 2,27 включ. |
45 |
30 |
83 |
89 |
| св. 2,27 до 3,05 включ. |
40 |
22 |
84 |
95 |
| св. 3,05 до 6 включ. |
31 |
13 |
99 |
100 |
| св. 6 до 13 |
31 |
11 |
88 |
90 |
Таблица 8 — Значения относительного уровня помех, обусловленных интермодуляционными искажениями третьего порядка, выраженного в виде точки пересечения третьего порядка
| Состояние предусилителя и преселектора |
Относительный уровень помех, обусловленных интермодуляционными искажениями третьего порядка, выраженный в виде точки пересечения третьего порядка, дБ (1 мВт), не менее |
| Предусилитель и преселектор выкл. |
19 |
| Предусилитель вкл., преселектор выкл. |
3 |
| Предусилитель и преселектор вкл. |
7 |
| Предусилитель выкл., преселектор вкл. |
15 |
Таблица 9 — Значения спектральной плотности собственных фазовых шумов относительно несущей в полосе пропускания 1 Гц при количестве кросс-корреляций 1, усреднений 20, ослаблении входного аттенюатора «авто», уровне входного сигнала на 1 входе 10 дБ (1 мВт),
| на 2 входе 10 д |
Б (1 мВт) |
| Частота входного сигнала, МГц |
Спектральная плотность собственных фазовых шумов относительно несущей в полосе пропускания 1 Гц при отстройке AF, дБо/Гц, не более |
| 10 Гц |
100 Гц |
1 кГц |
10 кГц |
100 кГц |
1 МГц |
10 МГц |
| 10 |
-94 |
-129 |
-144 |
-145 |
-145 |
-144 |
— |
| 100 |
-77 |
-112 |
-129 |
-137 |
-137 |
-139 |
-140 |
| 1000 |
-62 |
-95 |
-116 |
-124 |
-125 |
-137 |
-140 |
| 3000 |
-52 |
-86 |
-105 |
-115 |
-118 |
-128 |
-139 |
| 9000 |
-44 |
-76 |
-96 |
-105 |
-106 |
-121 |
-139 |
| 18000 |
-37 |
-70 |
-90 |
-100 |
-102 |
-115 |
-138 |
| 25990 |
-31 |
-69 |
-86 |
-96 |
-101 |
-109 |
-135 |
Таблица 10 — Значения спектральной плотности собственных фазовых шумов относительно несущей в полосе пропускания 1 Гц при количестве кросс-корреляций 100, усреднений 20, ослаблении входного аттенюатора «авто», уровне входного сигнала на 1 входе 10 дБ (1 мВт),
| на 2 входе 10 д |
Б (1 мВт) |
| Частота |
Спектральная плотность собственных фазовых шумов относительно несущей |
| входного |
|
при отстройке AF, дБо/ |
Гц, не более |
|
| сигнала, МГц |
10 Гц |
100 Гц |
1 кГц |
10 кГц |
100 кГц |
1 МГц |
10 МГц |
| 10 |
-94 |
-130 |
-150 |
-154 |
-154 |
-154 |
— |
| 100 |
-77 |
-113 |
-136 |
-144 |
-145 |
-147 |
-148 |
| 1000 |
-65 |
-103 |
-124 |
-133 |
-136 |
-144 |
-149 |
| 3000 |
-59 |
-95 |
-115 |
-125 |
-127 |
-136 |
-148 |
| 9000 |
-52 |
-86 |
-105 |
-115 |
-116 |
-126 |
-147 |
| 18000 |
-44 |
-78 |
-98 |
-110 |
-112 |
-120 |
-147 |
| 25990 |
-37 |
-77 |
-95 |
-106 |
-108 |
-119 |
-142 |
Таблица 11 — Значения спектральной плотности собственных амплитудных шумов относительно несущей в полосе пропускания 1 Гц при количестве кросс-корреляций 1, усреднений 20, ослаблении входного аттенюатора «авто», уровне входного сигнала на 1 входе 10 дБ (1 мВт)
| Частота входного сигнала, МГц |
Спектральная плотность собственных амплитудных шумов относительно несущей при отстройке AF, дБо/Гц, не более |
| 10 Гц |
100 Гц |
1 кГц |
10 кГц |
100 кГц |
1 МГц |
10 МГц |
| 100 |
-100 |
-119 |
-132 |
-138 |
-139 |
-139 |
-140 |
| 1000 |
-97 |
-115 |
-130 |
-136 |
-136 |
-140 |
-141 |
| 10000 |
-112 |
-120 |
-129 |
-137 |
-137 |
-137 |
-140 |
Таблица 12 — Технические характеристики
| Наименование характеристики |
Значение |
| Параметры электрического питания — напряжение переменного тока, В — частота переменного тока, Гц |
от 200 до 240
50 |
| Габаритные размеры (ширина х высота х глубина), мм, не более |
280 х 90 х 265 |
| Масса, кг, не более |
3 |
| Условия эксплуатации:
— температура окружающей среды, °С
— относительная влажность воздуха при температуре +25 °С, %
— атмосферное давление, кПа |
от +5 до +40 от 30 до 90 от 86,0 до 106,0 |
| Время установления рабочего режима, мин |
30 |
Знак утверждения типа
наносится на лицевую панель анализаторов методом наклейки в месте, указанном на рисунке 1, а также на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
Таблица 13 — Комплектность средства измерений
| Наименование |
Обозначение |
Количество |
| Анализатор спектра и фазового шума |
PSA (модификация по заказу) |
1 шт. |
| Опция следящего генератора |
HTG |
1 шт.* |
| Опция измерения АЧХ |
FRA |
1 шт.* |
| Опция измерения фазового шума в импульсном режиме |
PPNA |
1 шт.* |
| Опция анализа спектра в реальном масштабе времени |
RTA |
1 шт.* |
| Опция анализа переходных процессов |
TA |
1 шт.* |
| Кейс ударопрочный |
OHC |
1 шт.* |
| Адаптер питания от сети переменного тока |
_ |
1 шт. |
| Кабель интерфейсный USB 3.0 |
_ |
1 шт. |
| ПК управления с предустановленным ПО |
_ |
1 шт. |
| Руководство по эксплуатации |
ЦТПЕ.411168.001 РЭ |
1 экз. |
| Флеш-накопитель с программным обеспечением |
ЦТПЕ.411168.001 ПО |
1 шт. |
| Руководство пользователя программного обеспечения |
ЦТПЕ.411168.001 РП |
1 экз. |
| Паспорт |
ЦТПЕ.411168.001 ПС |
1 экз. |
| * определяется по заказу |
Сведения о методах измерений
приведены в разделах I, II, III, IV, V, VI руководства по эксплуатации ЦТПЕ.411168.001 РЭ.
Нормативные документы
Приказ Росстандарта от 30.12.2019 № 3461 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений мощности электромагнитных колебаний в диапазоне частот от 9 кГц до 37,5 ГГц»
Приказ Росстандарта от 26.09.2022 № 2360 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений времени и частоты»
ЦТПЕ.411168.001 ТУ «Анализаторы спектра и фазового шума PSA. Технические условия»