Описание лабораторной установки

На рис. 1 и 2 изображены блок-схемы измерительных установок для измерения частоты и выходной мощности генератора. В таблице 1 приведены характеристики из приложения к свидетельству об утверждении типа генератора N5171B. Гарантированные технические характеристики определяют уровень рабочих параметров, подтверждённых гарантиями на изделие, и обеспечиваются в диапазоне температур от 0 до +55 °С (из описания к генератору).

Рис.1. Блок-схема установки для измерения частоты

Лабораторное задание

1. Измерить частоту и выходную мощность генератора в ручном режиме. Построить графики зависимости относительной погрешности установки частоты от частоты и абсолютной погрешности установки мощности от частоты и от установленного значения мощности на генераторе.

2. Измерить частоту и выходную мощность генератора в автоматическом режиме. Построить графики зависимостей погрешностей.

3. Сделать выводы о соответствии результатов измерений, полученных вручную и в автоматическом режиме.

4. Сделать вывод о соответствии измеренных и гарантированных производителем характеристик генератора сигналов.

Рис.2. Блок-схема установки для измерения мощности

Таблица 1

Выдержка из приложения к свидетельству об утверждении типа генератора N5171B

Абсолютная погрешность установки уровня мощности, дБ (при мощности от +21 до -60 дБм)	Относительная погрешность установки частоты
100 кГц…5 МГц / ± 0,8 дБ	±2.1·10-6
5 МГц…3 ГГц / ± 0,6 дБ

Методика выполнения работы

1. Измерение метрологических характеристик генератора сигналов вручную.

1.1. Измерение относительной погрешности установки частоты:

1.1.1. Провести калибровку анализатора спектра. Нажать System - Alignments - Align now - All.

1.1.2. Подключить СВЧ-кабель между генератором сигналов и анализатором спектра согласно рис. 1.

1.1.3. Установить выходную мощность генератора равной 0 dBm. Нажать AMPTD, ввести с цифровой клавиатуры 0 и выбрать dBm.

1.1.4. Установить частоту генератора согласно таблице 2. Частота устанавливается аналогично выходной мощности нажатием кнопки FREQ.

1.1.5. Включить выходную мощность генератора. Нажать кнопку RF On/Off (ON).

1.1.6. Установить центральную частоту на анализаторе спектра. Нажать FREQ - Center Freq - значение частоты из таблицы 1, затем SPAN и ввести 1 MHz.

1.1.7. Включить на анализаторе спектра режим частотомера. Нажать Marker - More - Marker count - Counter (On). Нажать Peak search.

1.1.8. Отсчитать и занести в таблицу 1 значение частоты, соответствующее максимальной мощности сигнала. Определить относительную погрешность установки частоты генератора.

1.1.9. Выключить выходную мощность генератора кнопкой RF On/Off (OFF).

1.1.10. Определить относительную погрешность установки частоты генератора для всех частот из таблицы 1.

Таблица 2

Определение относительной погрешности установки частоты

Частота установленная, МГц	Частота измеренная, МГц	Относит. погрешность частоты
1
100
1000
2000
3000

1.2. Определение абсолютной погрешности установки мощности.

1.2.1. Провести калибровку ваттметра. Присоединить измерительную головку ваттметра к разъему REF 50 MHz, расположенному на лицевой панели блока ваттметра. Нажать на ваттметре кнопку CHANNEL и установить в строке FREQUENCY частоту, на которой будет производиться калибровка ваттметра, равной 50 МГц. Нажать Cal - Zero+Cal - Zero+Cal.

1.2.2. Присоединить измерительную головку ваттметра к выходу генератора сигналов.

Таблица 3

Определение абсолютной погрешности мощности

Частота установленная, МГц	Мощность установленная, dBm	Мощность измеренная, dBm	Абсолютная погрешность мощности, dBm
100	0
	-10
	-20
	-30
	-40
1000	0
	-10
	-20
	-30
	-40
2000	0
	-10
	-20
	-30
	-40

2. Измерение характеристик генератора сигналов в автоматическом режиме.

2.1. На компьютере запустить программу для автоматизированного измерения метрологических характеристик генератора.

2.2 Собрать установку по схеме рис. 1.

2.3. Нажать на кнопку «Определение погрешности установки частоты».

2.4. Дождаться окончания работы программы и сохранить файл с результатами измерений.

2.5 Собрать установку по схеме рис. 2.

2.6 Нажать на кнопку «Определение погрешности установки уровня выходной мощности».

2.7 Дождаться окончания работы программы и сохранить файл с результатами измерений.

Требования к отчёту

1. Результаты измерений, полученные при работе в ручном режиме.

2. Результаты измерений, полученные при работе в автоматическом режиме.

3. Расчёт погрешностей.

4. Выводы по результатам выполнения лабораторных заданий.

5. Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Что такое генератор сигналов и для чего он нужен?

2. Что такое сигнал?

3. Что такое метрологические характеристики?

4. Какова цель измерений?

5. Как вычислить погрешность измерения частоты частотомером и мощности ваттметром?

Задания на самостоятельную работу студентов

1. Ознакомиться с методикой выполнения работы.

2. Прочитать описание, технические характеристики и руководство по эксплуатации измерительных приборов, используемых в работе.

3. Обработать результаты измерений. Отчёт предъявить преподавателю в срок не позднее недели с момента выполнения работы.

Литература

1. Чуйко В. Г. Радиоэлектронные измерения: Уч. пособие. - М.: МИЭТ, 2007.

2. Keysight X-Series Signal Generators. User’s Guide.

3. Keysight Technologies EXG X-Series Signal Generators N5171B Analog & N5172B Vector. Data Sheet.