Назначение
Преобразователи измерительные U2000A, U2000B, U2000H, U2001A, U2001B, U2001H, U2002A, U2002H, U2004A (далее - преобразователи измерительные) предназначены для измерений средней мощности ВЧ и СВЧ колебаний в коаксиальных трактах совместно с ПЭВМ.
Описание
Принцип действия преобразователя измерительного основан на преобразовании электромагнитных колебаний ВЧ и СВЧ сигналов на диодном детекторе на диоде с модифицированным барьером Шоттки, в напряжение, пропорциональное мощности сигнала, его дальнейшем аналого-цифровом преобразовании, цифровой обработке во встроенном контроллере и внесении частотных, амплитудных и температурных поправок, хранящихся во встроенном ППЗУ. Результаты измерений преобразуются в код интерфейса USB, передаются на внешнюю ПЭВМ и визуализируются на ее экране под управлением специализированного ПО Agilent IO Libraries Suite.
Для расширения динамического диапазона преобразователь измерительный содержит 2 канала измерений: канал измерений сигналов низкого уровня и канал измерений сигналов высокого уровня, переключаемые встроенным в преобразователь электронным переключателем (ключем). Ключ также позволяет проведение установки нуля с отключением сигнала внешних СВЧ устройств (далее - внешняя установка нуля), проведение установки нуля без отключения сигнала (далее - внутренняя установка нуля), а также проведение измерений в режиме стробирования по времени.
Преобразователь измерительный позволяет проводить измерения в двух режимах работы. В режиме работы «Усреднение результатов измерений» преобразователь выполняет сглаживание результатов измерений при цифровой обработке, количество отсчетов, по которым производится сглаживание, может быть установлено оператором равным 2N, где N = 1...10). В режиме работы «Нормальный» такого сглаживания не производится.
Конструктивно преобразователи измерительные представляют собой моноблоки продолговатой формы без органов управления и дисплея. На передней стенке корпуса измерительного преобразователя расположен коаксиальный соединитель, на задней - разъем для подключения кабеля интерфейса мини USB, разъем входа внешнего триггера и светодиодный индикатор работы преобразователя. Внутри корпуса установлена печатная плата с расположенными на ней диодным модулем, контроллером, управляющим работой преобразователя, ППЗУ и вспомогательными электронными устройствами, обеспечивающими обмен измерительной информацией с ПЭВМ по кабелю.
Преобразователи U2000A, U2001A, и2004А имеют одинаковую конструкцию, U2002A отличаются наличием перехода с коаксиального волновода N типа на коаксиальный волновод типа III. Преобразователи U2001A могут выпускаться с опцией H03 (диапазон рабочих частот от 0,003 до 6 ГГц) и с опцией Н25 (динамический диапазон от минус 60 до 25 дБ исх. 1 мВт).
Преобразователи U2000B, U2001B имеют одинаковую конструкцию и отличаются от U2000A, U2001A, и2004А наличием встроенного во входной тракт аттенюатора с максимальной входной мощностью 30 дБ исх. 1 мВт. Преобразователи U2002A могут выпускаться с опцией Н26 (диапазон рабочих частот от 0,05 до 26,5 ГГц).
Особенностью конструкции преобразователя U2004 является связь с источником сигнала по постоянному току. В связи с этим при использовании преобразователя по назначению необходимо принятие мер для устранения влияния наводок по постоянному току на результаты измерений мощности.
Преобразователи U2000H, U2001H имеют одинаковую конструкцию. Преобразователи отличаются от U2000A, U2001A, наличием подключенного к входному соединителю аттенюатора с максимальной входной мощностью 44 дБ исх. 1 мВт, U2002H отличаются также наличием перехода с коаксиального волновода N типа на коаксиальный волновод типа III.
Внешний вид преобразователей измерительных, место нанесения обозначения типа, место пломбировки от несанкционированного доступа и место нанесения знака приведены на рисунке 1.
При оформлении внешнего вида преобразователей измерительных могут использоваться логотипы компаний «Agilent Technologies» или «Keysight Technologies».
1 - светодиодный индикатор,
2 - вход триггера,
3 - корпус преобразователя измерительного,
4 - разъем для подключения кабеля управления,
5 - разъем кабеля управления для подключения к ПЭВМ.
Рисунок 1 - Вид преобразователей измерительных U2001A
* - место пломбировки;
* * - место нанесения знака об утверждении типа;
* ** - место нанесения маркировки.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее - ПО) преобразователей измерительных представляет собой микропрограммный код, установленный на встроенный контроллер преобразователя.
Встроенное ПО идентифицируется при подключении преобразователя измерительного к ПЭВМ. Производителем не предусмотрен иной способ идентификации программного и микропрограммного обеспечения.
Метрологически значимая часть ПО и измеренные данные не требуют специальных средств защиты от преднамеренных и непреднамеренных изменений. Метрологически значимая часть встроенного микропрограммного ПО записана на встроенное ППЗУ преобразователя измерительного.
Управление режимами работы преобразователя измерительного, а также отображение измерительной информации на экране внешней ПЭВМ осуществляется при помощи ПО Agilent Connection Expert в составе программного пакета Agilent IO Libraries Suite. ПО находится в свободном доступе на сайте компании - разработчика (http://www.home.agilent.com) и идентифицируется непосредственно, как исполняемый файл, в среде ОС Windows XP при помощи вспомогательных подпрограмм ОС, а также при помощи специальных программ-идентификаторов (позволяющих рассчитывать значение контрольной суммы). Производителем не предусмотрен иной способ идентификации программного и микропрограммного обеспечения.
Метрологически значимая часть ПО и измеренные данные не требуют специальных средств защиты от преднамеренных и непреднамеренных изменений. Метрологически значимая часть ПО записана на жесткий диск встроенного компьютера.
Идентификационные данные (признаки) метрологически значимой части ПО приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование ПО | Идентиф икацион-ное наименование ПО | Номер версии (идентификационный номер) ПО | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| U2000 Firmware | Программное обеспечение для измерителей мощности серии USB | Версия не ниже A1.03.05 | - | - |
| Agilent Connection Expert (Agilent IO Libraries Suite) | ПО обмена измерительной информацией с СИ производства компании Agilent | Версия не ниже 15.5 | | |
Защита ПО преобразователя измерительного от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «A» по МИ 3286 - 2010.
Технические характеристики
Метрологические и технические характеристики преобразователей измерительных приведены в таблицах 2 - 9.
Таблица 2
| Тип преобразователя измерительного | Тип коаксиального соединителя по ГОСТ 13317 - 89 | Диапазон рабочих частот | Диапазон измеряемых значений мощности |
| U2000A | N тип | от 0,01 до 18 ГГц | от минус 60 до 20 дБ исх. 1 мВт |
| U2001A | N тип | от 0,01 до 6 ГГц |
| U2002A | IX тип (тракт 3,5 мм) | от 0,05 до 24 ГГц |
| U2004A | N тип | от 9 кГц до 6 ГГц |
| U2000B | N тип | от 0,01 до 18 ГГц | от минус 30 до 44 дБ исх. 1 мВт |
| U2001B | N тип | от 0,01 до 6 ГГц |
| Тип преобразователя измерительного | Тип коаксиального соединителя по ГОСТ 13317 - 89 | Диапазон рабочих частот | Диапазон измеряемых значений мощности |
| U2000H | N тип | от 0,01 до 18 ГГц | от минус 50 до 30 дБ исх. 1 мВт |
| U2001H | N тип | от 0,01 до 6 ГГц |
| U2002H | IX тип (тракт 3,5 мм) | от 0,05 до 24 ГГц |
Таблица 3
| Максимальный КСВН входа |
| Тип преобразователя измерительного | Частотный диапазон | В нормальных условиях эксплуатации | В рабочих условиях эксплуатации |
| от 10 до 30 МГц | 1,15 | 1,21 |
| от 0,03 до 2 ГГц | 1,13 | 1,15 |
| U2000A | от 2 до 14 ГГц | 1,19 | 1,20 |
| от 14 до 16 ГГц | 1,22 | 1,23 |
| от 16 до 18 ГГц | 1,26 | 1,27 |
| от 10 до 30 МГц | 1,15 | 1,21 |
| U2001A | от 0,03 МГц до 2 ГГц | 1,13 | 1,15 |
| от 2 до 6 ГГц | 1,19 | 1,20 |
| от 0,05 до 2 ГГц | 1,13 | 1,15 |
| от 2 до 14 ГГц | 1,19 | 1,20 |
| U2002A | от 14 до 16 ГГц | 1,22 | 1,23 |
| от 16 до 18 ГГц | 1,26 | 1,27 |
| от 18 до 24 ГГц | 1,30 | 1,30 |
| U2004A | от 9 кГц до 2 ГГц | 1,13 | 1,15 |
| от 2 до 6 ГГц | 1,19 | 1,20 |
| от 0,01 до 2 ГГц | 1,12 | 1,14 |
| U2000B | от 2 до 12,4 ГГц | 1,17 | 1,18 |
| от 12,4 до 18 ГГц | 1,24 | 1,25 |
| U2001B | от 0,01 до 2 ГГц | 1,12 | 1,14 |
| от 2 до 6 ГГц | 1,17 | 1,18 |
| от 0,01 до 8 ГГц | 1,15 | 1,17 |
| U2000H | от 8 до 12,4 ГГц | 1,25 | 1,26 |
| от 12,4 до 18 ГГц | 1,28 | 1,29 |
| U2001H | от 0,01 до 6 ГГц | 1,15 | 1,17 |
| от 0,05 до 8 ГГц | 1,15 | 1,17 |
| U2002H | от 8 до 12,4 ГГц | 1,25 | 1,26 |
| от 12,4 до 18 ГГц | 1,28 | 1,29 |
| от 18 до 24 ГГц | 1,30 | 1,31 |
Таблица 4
| Характеристики установки нуля, дрейфа нуля и СКО результата измерений мощности в режиме работы «Нормальный» |
| Диапазон измеряемых значений мощности, дБ исх. 1 мВт | Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки нуля (внутренняя установка) | Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки нуля (внешняя установка) |
| U2000A, U2001A,U2002A |
| от минус 38 до минус 15 от минус 20 до минус 6,5 от минус 7,5 до минус 2 от минус 4 до 15 от 10 до 20 | ± 47 нВт ± 530 нВт ± 30 мкВт ± 32 мкВт ± 270 мкВт | ± 43 нВт ± 480 нВт ± 27 мкВт ± 30 мкВт ± 200 мкВт |
| U2000H, U2001H, U2002H |
| от минус 28 до минус 5 от минус 10 до минус 3,5 от 2,5 до 8 от 6 до 25 от 20 до 30 | ± 730 нВт ± 5,3 мкВт ± 330 мкВт ± 440 мкВт ± 3,9 мкВт | ± 500 нВт ± 4,8 мкВт ± 270 мкВт ± 300 мкВт ± 2,8 мВт |
| и2000В, и2001В |
| от минус 8 до 15 от 10 до 23,5 от 22,5 до 28 от 26 до 44 | ± 47 нВт ± 530 нВт ± 30 мкВт ± 32 мкВт | ± 43 мкВт ± 480 мкВт ± 27 мВт ± 34 мВт |
Таблица 5
| Характеристики установки нуля, дрейфа нуля и шумов измерений в режиме работы «Усреднение результатов измерений» |
| Диапазон измеряемых значений мощности, дБ исх. 1 мВт | Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки нуля (внутренняя установка) | Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки нуля (внешняя установка) |
| U2000A, U2001A,U2002A |
| от минус 60 до минус 3 5 | ± 1,5 нВт | ± 0,6 нВт |
| от минус 38 до минус 15 | ± 2,0 нВт | ± 1,5 нВт |
| от минус 20 до минус 6,5 | ± 12 нВт | ± 10 нВт |
| от минус 7,5 до минус 2 | ± 2 мкВт | ± 500 нВт |
| от минус 4 до 15 | ± 4 мкВт | ± 1 мкВт |
| от 10 до 20 | ± 6 мкВт | ± 5 мкВт |
| U2004A |
| от минус 60 до минус 3 5 | ± 2,8 нВт | ± 600 нВт |
| от минус 38 до минус 15 | ± 3 нВт | ± 1,5 нВт |
| от минус 20 до минус 6,5 | ± 12 нВт | ± 10 нВт |
| от минус 7,5 до минус 2 | ± 2 мкВт | ± 500 мкВт |
| от минус 4 до 15 | ± 4 мкВт | ± 1 мкВт |
| от 10 до 20 | ± 6 мкВт | ± 5 мкВт |
| U2000H, U2001H, U2002H |
| от минус 50 до минус 25 | ± 15 нВт | ± 8 нВт |
| от минус 28 до минус 5 | ± 20 нВт | ± 20 нВт |
| от минус 10 до минус 3,5 | ± 120 нВт | ± 100 нВт |
| от 2,5 до 8 | ± 20 мкВт | ± 20 мкВт |
| от 6 до 25 | ± 40 мкВт | ± 30 мкВт |
| от 20 до 30 | ± 60 мкВт | ± 60 мкВт |
| Характеристики установки нуля, дрейфа нуля и шумов измерений в режиме работы «Усреднение результатов измерений» |
| Диапазон измеряемых значений мощности, дБ исх. 1 мВт | Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки нуля (внутренняя установка) | Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки нуля (внешняя установка) |
| и2000В, и2001В |
| от минус 30 до минус 5 от минус 8 до 15 от 10 до 23,5 от 22,5 до 28 от 26 до 44 | ± 1,8 мкВт ± 2 мкВт ± 12 мкВт ± 2 мВт ± 4 мВт | ± 800 нВт ± 2 мкВт ± 10 мкВт ± 1 мВт ± 2 мВт |
Таблица 6
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений мощности смодулированных колебаний на частоте 50 МГц* в режиме работы «Нормальный» |
| Тип преобразователя измерительного | Диапазон измеряемых значений мощности | В нормальных условиях эксплуатации |
| U2000A, U2001A,U2002A, U2004A | от минус 30 до 20 дБ исх. 1 мВт | ± 4,0 % |
| U2000H, U2001H, U2002H | от минус 20 до 30 дБ исх. 1 мВт | ± 5,0 % |
| и2000В, и2001В | от 0 до 44 дБ исх. 1 мВт | ± 4,5 % |
| * Пределы допускаемой относительной погрешности измерений мощности нормированы при доверительной вероятности Р = 0,95 |
Таблица 7
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений мощности смодулированных колебаний на частот 50 МГц*в режиме работы «Усреднение результатов измерений» |
| Тип преобразователя измерительного | Диапазон измеряемых значений мощности | В нормальных условиях эксплуатации | В рабочих условиях эксплуатации |
| U2000A, U2001A, U2002A, U2004A | от минус 60 до 20 дБ исх. 1 мВт | ± 3,0 % | ± 3,5 % |
| U2000H, U2001H, U2002H | от минус 50 до 30 дБ исх. 1 мВт | ± 4,0 % | ± 5,0 % |
| и2000В, и2001В | от минус 30 до 44 дБ исх. 1 мВт | ± 3,5 % | ± 4,0 % |
| * Пределы допускаемой относительной погрешности измерений мощности нормированы при доверительной вероятности Р = 0,95 |
Таблица 8
| Пределы допускаемой относительной погрешности калибровочных коэффициентов, % |
| (в нормальных условиях эксплуатации) |
| U2000A |
| в диапазоне частот | |
| от 10 до 30 МГц | ± 1,8 |
| от 0,03 до 2 ГГц | ± 1,6 |
| от 2 до 14 ГГц | ± 2,0 |
| от 14 до 16 ГГц | ± 2,2 |
| от 16 до 18 ГГц | ± 2,2 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности калибровочных коэффициентов, % (в нормальных условиях эксплуатации) |
| U2001A |
| в диапазоне частот от 10 до 30 МГц от 0,03 до 2 ГГц от 2 до 6 ГГц | ± 1,8 ± 1,6 ± 2,0 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности калибровочных коэффициентов, % (в нормальных условиях эксплуатации) |
| U2002A |
| в диапазоне частот от 0,05 до 2 ГГц от 2 до 14 ГГц от 14 до 16 ГГц от 16 до 18 ГГц от 18 до 24 ГГц | ± 2,0 ± 2,5 ± 2,7 ± 2,7 ± 3,0 |
| U2004A |
| в диапазоне рабочих частот | ± 1,8 |
| и2000В |
| в диапазоне частот от 0,01 до 2 ГГц от 2 до 12,4 ГГц от 12,4 до 18 ГГц | ± 1,8 ± 2,0 ± 2,2 |
| и2001В |
| в диапазоне частот от 0,01 до 2 ГГц от 2 до 6 ГГц | ± 1,8 ± 2,0 |
| U2000H |
| в диапазоне частот от 0,01 до 12,4 ГГц от 12,4 до 18 ГГц | ± 2,0 ± 2,2 |
| U2001H |
| в диапазоне рабочих частот | ± 2,0 |
| U2002H |
| в диапазоне частот от 0,05 до 12,4 ГГц от 12,4 до 18 ГГц от 18 до 24 ГГц | ± 2,5 ± 2,7 ± 3,0 |
Таблица 9
| Г еометрические размеры (ширина, высота, глубина), мм U2000A, U2001A, U2004A | 163,75, 46,00, 35,90 |
| U2002A | 134,37, 46,00, 35,90 |
| и2000В, и2001В | 308,00, 115,00, 84,00 |
| U2000H, U2001H | 207,00, 46,00, 36,00 |
| U2002H | 164,00, 46,00, 36,00 |
| Масса, кг | |
| U2000A, U2001A, U2004A | 0,262 |
| U2002A | 0,226 |
| U2OOOB, U2OO1B | 0,762 |
| U2000H, U2001H | 0,324 |
| U2002H | 0,274 |
| Потребляемый ток, мА, не более | 200 |
| Напряжение питания, В | 5 (по кабелю интерфейса USB) |
Таблица 10
Условия эксплуатации преобразователей измерительных приведены в таблице 10.
| Условия эксплуатации |
| Нормальные условия эксплуатации | Температура: (23 ± 5) °С Относительная влажность воздуха: (15-95) % Атмосферное давление: (84-106) кПа |
| Рабочие условия эксплуатации | Температура: от 0 до 55 °С Относительная влажность воздуха: 95 % при 40 °С |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится в верхнем левом углу Руководства по эксплуатации преобразователей измерительных типографским или компьютерным способом и на корпус преобразователя измерительного в виде наклейки.
Комплектность
Комплект поставки включает:
- преобразователь измерительный U2000A, U2000B, U2000H, U2001A, U2001B, U2001H, U2002A, U2002H или и2004А - 1 шт.;
- кабель управления (USB) - 1 шт.;
- руководство по эксплуатации - 1 шт.;
- методика поверки - 1 шт.
Поверка
осуществляется в соответствии с документом МП 57571-14 «Инструкция. Преобразователи измерительные U2000A, U2000B, U2000H, U2001A, U2001B, U2001H, U2002A, U2002H, и2004А. Методика поверки», утвержденным ФГУП «ВНИИФТРИ» в апреле 2014г.
Основные средства поверки:
- генератор сигналов E8257D (рег. № 36797-08): диапазон частот от 250 кГц до 40 ГГц, пределы допускаемой относительной погрешности частоты опорного генератора (за 1 год): ± 3 • 10-8, шаг установки частоты 0,001 Гц, пределы установки мощности выходного сигнала от минус 135 до 12 дБ исх. 1 мВт, пределы абсолютной погрешности установки мощности выходного сигнала ± 1 дБ при мощностях выходного сигнала более минус 70 дБ исх. 1 мВт;
- генератор сигналов произвольной формы 33250А (рег. № 26209-08): диапазон рабочих частот от 1 мкГц до 80 МГц, диапазон установки размаха напряжения выходного сигнала на нагрузке 50 Ом от 10 мВ до 10 В, пределы допускаемой абсолютной погрешности установки размаха напряжения ± (0,01 • Up + 1 мВ), пределы допускаемой относительной погрешности установки частоты выходного сигнала ± 1 • 10-6;
- анализатор цепей векторный N5222A (рег. № 53567-13): диапазон рабочих частот от 0,01 до 26,5 ГГц, пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений модуля коэффициента отражения в диапазоне частот до 2 ГГц ± 0,015, в диапазоне частот до 20 ГГц ± 0,035, ± 0,06 в диапазоне частот до 26,5 ГГц;
- анализатор электрических цепей векторный Е5071С с опциями 280 или 480 (рег. № 45992-10): диапазон рабочих частот от 9 кГц до 8,5 ГГц, пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений модуля коэффициента отражения в диапазоне частот от 9 кГц до 10 МГц ± (0,004 + 0,015 • Г), в диапазоне частот от 10 МГц до 3 ГГц ± (0,006 + 0,016 • Г), в диапазоне частот от 3 до 6 ГГц ± (0,010 + 0,025 • Г), в диапазоне частот от 6 до 8,5 ГГц ± (0,014 + 0,03 • Г), где Г - измеренное значение модуля коэффициента отражения;
- набор мер коэффициентов передачи и отражения 85054B для преобразователей измерительных с типом соединителя N, набор мер 85052B для преобразователей измерительных с типом соединителя IX (тракт 3,5 мм) (рег. № 53566-13): пределы допускаемой погрешности определения действительных значений модуля коэффициента отражения от ± 0,8 до ± 1,4 %, пределы допускаемой погрешности определения фазы коэффициента отражения от 0,5° до 1,5°, пределы допускаемой погрешности определения коэффициента передачи от ± 0,03 до ± 0,1 дБ, пределы допускаемой погрешности определения фазы коэффициента передачи от ± 0,3° до ± 2°, пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений глубины погружения контакта соединителей вилка и розетка ± 0,00127 мм;
- ваттметр поглощаемой мощности М3-54 (рег. № 7058-79): с преобразователями измерительными аттестованными в качестве рабочего эталона при значении поглощаемой мощности 1 - 10 мВт в диапазоне частот от 0,05 до 18 ГГц с погрешностью аттестации по коэффициенту калибровки не более 2%;
- ваттметр поглощаемой мощности М3-22А (рег. № 2858-72): с преобразователями измерительными аттестованными в качестве рабочего эталона при значении поглощаемой мощности 1 - 10 мВт в диапазоне частот от 18 до 24 ГГц с погрешностью аттестации по коэффициенту калибровки не более 2%;
- мультиметр 3458А (рег. № 25900-03): диапазон частот от 1 Гц до 10 МГц, диапазон измерений среднеквадратического значения напряжения от 10 мВ до 1 кВ, пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений в диапазоне измеряемых значений напряжении до 10 мВ ± (240—40 + 1,1-10-4- E), в диапазоне измеряемых значений напряжении от 10 до 10 В ± (740’50 + 240-5 • E), в диапазоне измеряемых значений напряжении от 10 до 100 В ± (240—40 + 240-5 • E), в диапазоне измеряемых значений напряжении от 100 В до 1 кВ ± (440—40 + 2-10 —4 О);
- комплект аттенюаторов ступенчатых 8494В и 8496В, аттестованный в качестве рабочего эталона коэффициента ослабления на частоте 50 МГц с погрешностью по коэффициенту калибровки не более ± 1,5 %.
Сведения о методах измерений
Преобразователи измерительные U2000A, U2000B, U2000H, U2001A, U2001B, U2001H, U2002A, U2002H, и2004А. Руководство по эксплуатации.
Нормативные документы
ГОСТ 13317 - 89 Элементы соединения СВЧ трактов электронных измерительных приборов. Присоединительные размеры.
Техническая документация фирмы - изготовителя.
Рекомендации к применению
Выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям, в том числе для проведения настройки, технического обслуживания, ремонта и контроля ВЧ и СВЧ устройств, коаксиальных линий передачи сигналов и т.д., сетей беспроводной передачи информации, линий спутниковой связи, а также в других сферах, связанных с приемом и передачей радиосигналов.
