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.
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.
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
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.
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 |
наносится на лицевую панель анализаторов методом наклейки в месте, указанном на рисунке 1, а также на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.
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 | ||
приведены в разделах I, II, III, IV, V, VI руководства по эксплуатации ЦТПЕ.411168.001 РЭ.
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»
