Назначение
Генераторы сигналов Г4-231, Г4-231/1 (далее по тексту генераторы) предназначены для генерирования немодулированных колебаний в диапазоне частот от 1 ГГц до 10 ГГц и колебаний с амплитудно-импульсной и линейно-частотной модуляцией.
Описание
Первичным источником СВЧ сигнала служит формирователь сигнала 5 - 10 ГГц, состоящий из варакторного генератора диапазона 5-10 ГГц и системы ФАПЧ. Опорная частота для ФАПЧ синтезируется в формирователе опорной частоты.
Формирователь опорной частоты состоит из варакторного генератора с частотой 400 МГц, системы ФАПЧ и синтезатора опорной частоты, собранного на микросхеме прямого цифрового синтеза частоты (Direct Digital Synthesizers, DDS). При разрядности накапливающего сумматора 48 бит и тактовой частоте 400 МГц частотное разрешение составляет менее 1,42-10’6 Гц.
Опорный сигнал для генераторов поступает с выхода высокостабильного термостатированного источника сигнала с малыми фазовыми шумами. Сигнал с выхода формирователя сигнала 5 - 10 ГГц поступает на формирователь сигнала 1 - 10 ГГц. Затем сигнал 1 - 10 ГГц поступает на модуль автоматической регулировки мощности (АРМ), и далее на усилитель мощности СВЧ сигнала, обеспечивающий необходимый уровень мощности.
С выхода усилителя мощности сигнал подается на блок ФНЧ, состоящий из четырех коммутируемых фильтров, обеспечивающих подавление гармоник. Далее СВЧ сигнал поступает на ответвитель направленный, с выхода которого прямой сигнал поступает на аттенюатор коммутируемый, который обеспечивает ступенчатое изменение мощности сигнала на выходе генераторов и формирование радиоимпульсов в режиме амплитудно-импульсной модуляции (АИМ). Сигнал ответвленного канала подается на датчик АРМ, сигнал с которого поступает на модуль АРМ, обеспечивающий необходимый уровень и плавную регулировку мощности.
Установка режима, рабочей частоты и амплитуды выходного сигнала, а также отображение параметров на ЖК дисплее осуществляет плата управления и индикации. Генератор имеет возможность подключения к компьютеру с использованием интерфейсов USB или RS232. Генератор имеет возможность работы от внешнего опорного генератора частотой 10МГц, амплитудой 1 В на нагрузке 50 Ом.
Конструктивно генераторы выполнены в виде моноблока. Управление изменением выходных характеристик обеспечивается с помощью кнопок управления, расположенных на лицевой панели. Сигнал с установленными характеристиками воспроизводится на основном выходе с согласованной нагрузкой 50 Ом. Модификация Г4-231/1 отличается погрешностью установки уровня выходной мощности генератора.
Общий вид генераторов представлен на рисунке 1. Места пломбирования и нанесения поверительных клейм указаны на рисунке 2.
Рисунок 1. Общий вид генераторов
Поверительное клеймо в виде наклейки наносится на свободное место на лицевой панели
Рисунок 2. Места пломбирования и нанесения поверительных клейм
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) генераторов записывается в память программ управления микроконтроллера на этапе производства и в процессе эксплуатации генератора изменению не подлежит. Модификации генераторов имеют одинаковое ПО.
ПО не влияет на метрологические характеристики и осуществляет установку внутренней конфигурации составных частей генератора, обеспечивая при этом соответствие режима его работы режиму, заданному оператором на лицевой панели или через интерфейсы USB или RS 232
Защита программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных действий соответствует уровню "С" по МИ 3286-2010".
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1. Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное на именование программного обеспечения | Номер версии (идентификационный но мер) программного обеспе чения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| Встроенное программное обеспечение генератора сигналов Г4-231 | G4-231_v1 | 1.02 | 0xCBF2 | CRC-16 |
Технические характеристики
• Рабочий диапазон частот, ГГц от 1,0 до 10;
• Минимальный индицируемый шаг перестройки по частоте, ГГц 0,01;
• Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки частоты, Гц ± 5-10-8fa, где fa - несущая частота генератора;
• Нестабильность частоты:
в диапазоне температур от 5 + 40 °С, не более ±5-10-8,
за год, не более ±5-10-8;
Фазовый шум при отстройке от несущей
на 10 Гц (от 1,0 ГГц до 8,0 ГГц), дБн/Гц, не более минус 60,
на 10 Гц (от 8,0 ГГц до 10,0 ГГц), дБн/Гц, не более минус 55,
на 10 кГц, дБн/Гц, не более минус 70;
• •
•
• •
Максимальная мощность выходного сигнала, дБм (мВт), не менее 14 (25);
Диапазон регулировки выходной мощности:
с встроенным аттенюатором, дБм от плюс 14 до минус 60,
с внешним аттенюатором из комплекта поставки, дБм от минус 16 до минус 90;
Относительный уровень паразитных, гармонических и комбинационных спектральных составляющих в спектре выходного сигнала, дБ, не более минус 40;
Шаг установки выходной мощности (для всех режимов), дБм 0,1;
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки уровня выходной мощности, дБм
генератора Г4-231 ± (0,2+ 0,03 •Р),
генератора Г4-231/1 ± (0,45+ 0,08-Р),
где Р - значение установленной выходной мощности в дБм;
Относительная нестабильность уровня выходной мощности за 15 минутный интервал, дБм, не более ± 0,2;
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки уровня выходной мощности 14 дБм в рабочем диапазоне частот, дБм ± 0,6;
Генератор обеспечивает следующие характеристики в режиме внутренней и внешней
амплитудно-импульсной модуляции:
от 0,1 до 5-105,
2,
0,05,
- диапазон длительности модулирующего импульса, мкс
- скважность модулирующего импульса, не менее
- длительность фронтов радиоимпульса, мкс, не более
- диапазон устанавливаемого периода следования радиоимпульсов, мкс от 0,2 до 1,0-106,
- пределы допускаемой абсолютной погрешности установки длительности модулирующих импульсов, мкс ± (0,05+0,001 •т),
где т - установленная длительность импульса,
- пределы допускаемой абсолютной погрешности установки периода следования модулирующих импульсов, мкс ± (0,05+0,001 •Т),
где Т - установленный период следования импульсов,
- затухание между радиоимпульсами, дБ, не менее 40 дБ;
• Генератор обеспечивает следующие характеристики в режиме линейной частотной
модуляции:
- диапазон устанавливаемого периода следования модулирующих импульсов, мкс от 100 до 5-105,
- минимальный шаг установки периода следования модулирующих импульсов, мкс 1,0,
- пределы допускаемой абсолютной погрешности установки периода следования модулирующих импульсов, мкс ± 0,01 •Туст.,
где Туст - значение устанавливаемого периода, в мкс,
- диапазон девиации частоты в диапазоне частот выходных сигналов генератора от 1,0 до 1,25 ГГц, кГц
от 1,25 до 1250,
10 Гц,
от 2,5 до 2500,
10 Гц,
от 5 до 5000,
10 Гц,
от 10 до 10000,
- минимальный шаг девиации частоты в диапазоне частот выходных сигналов генератора от 1,0 до 1,25 ГГц,
- диапазон девиации частоты в диапазоне частот выходных сигналов генератора от 1,25 до 2,5 ГГц, кГц
- минимальный шаг девиации частоты в диапазоне частот выходных сигналов генератора от 1,25 до 2,5 ГГц,
- диапазон девиации частоты в диапазоне частот выходных сигналов генератора от 2,5 до 5,0 ГГц, кГц
- минимальный шаг девиации частоты в диапазоне частот выходных сигналов генератора от 2,5 до 5,0 ГГц,
- диапазон девиации частоты в диапазоне частот выходных сигналов генератора от 5,0 до 10,0 ГГц, кГц
- минимальный шаг девиации частоты в диапазоне частот
выходных сигналов генератора от 5,0 до 10,0 ГГц, 10 Гц,
- пределы допускаемой абсолютной погрешности установки величины
девиации частоты, Гц ± 0,01 •AF,
где AF значение устанавливаемой девиации частоты в Гц;
Генератор обеспечивает работу с последовательными интерфейсами USB 1.1 и RS-232.
Генератор обеспечивает работу от внешнего опорного генератора частотой 10МГц, амплитудой 1 В на нагрузке 50 Ом.
Нормальные условия эксплуатации:
| - температура окружающего воздуха,°С | (23 ±3), |
| - относительная влажность, % | (65 ±15), |
| - атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.) | 84 - 106 (630 - 795), |
| - напряжение питающей сети, В | (220 ±22), |
| - частота напряжения питания, Гц | (50 ±1); |
| Рабочие условия эксплуатации: | |
| - температура окружающего воздуха, °С | от 5 до 40, |
- относительная влажность при температуре 30 °С, %, не более
- атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.) 84 - 106 (630 - 795),
- напряжение питающей сети, В (220 ±22),
- частота напряжения питания, Гц (50 ±2);
Время установления рабочего режима, мин, не более
Время непрерывной работы при сохранении электрических параметров в пределах установленных норм, час, не менее
• Электрическая изоляция выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение синусоидальной формы частотой 50 Гц между сетевыми цепями и корпусом прибора:
- при нормальных условиях, В, не менее
- при повышенной влажности, В, не менее
• Электрическое сопротивление изоляции между цепями питания прибора и его корпусом:
- в нормальных условиях применения, МОм, не менее
- при повышенной температуре, МОм, не менее
- при повышенной влажности
о кружающего воздуха МОм, не менее
• Электрическое сопротивление между заземляющим контактом сетевой вилки и корпусом генератора, Ом, не более
• По уровню создаваемых индустриальных радиопомех генератор соответствует требованиям электромагнитной совместимости ГОСТ Р 51522, ГОСТ Р 51317.3.2, ГОСТ Р 51317.3.3. Напряжение индустриальных радиопомех (ИРП), создаваемых генератором, не превышает значений, приведенных в таблице 2. Напряженность поля индустриальных радиопомех, создаваемых прибором не превышает, значений приведенных в таблице 3.
Таблица 2 - Допускаемые значения напряжения ИРП
| Полоса частот, МГц | Напряжение Uc, дБ (относительно 1 мкВ) |
| Квазипиковое значение | Среднее значение |
| 0,15 - 0,5 | 66 - 56 | 56 - 46 |
| 0,5 - 5 | 56 | 46 |
| 5 - 30 | 60 | 50 |
| Примечания. 1 На граничной частоте нормой является меньшее значение напряжения ИРП. 2 В полосе частот от 0,15 до 0,5 МГц допустимые значения напряжения вычисляют как: Uc= 66 - 19,1 lg f / 0,15 для квазипиковых значений и Uc= 56 - 19,1 lg f / 0,15 для средних значений, где f - частота измерений в мегагерцах |
Таблица 3 - Допускаемые значения напряженности поля ИРП
| Полоса частот, МГц | Напряженность поля при измерительном расстоянии 10 м, дБ (относительно 1 мкВ/м), квазипиковое значение |
| 30 - 230 | 30 |
| 230 - 1000 | 37 |
| Примечание - На граничной частоте нормой является меньшее значение напряженности поля ИРП |
• по устойчивости к климатическим и механическим воздействиям генератор соответствует ГОСТ 22261 группа 3;
Требования не предъявляются (испытания не проводятся) к стойкости, прочности и устойчивости к следующим внешним воздействующим факторам: пониженной влажности, солнечному излучению, атмосферным выпадающим и конденсированным осадкам, соляному туману, плесневым грибам, статической и динамической пыли, рабочим дегазирующим растворам и агрессивным средам;
• Генератор обеспечивает следующие параметры надежности, долговечности и ремонтопригодности:
| - средняя наработка на отказ, ч, не менее | 20000, |
| - гамма-процентный ресурс при у = 90 %, ч, не менее | 20000, |
| - гамма-процентный срок службы прибора при у = 80 %, лет, не менее | 15, |
| - гамма-процентный срок сохраняемости для отапливаемых хранилищ, лет, не менее 10, | |
| для неотапливаемых хранилищ при у = 80 %, лет, не менее | 5, |
| - среднее время восстановления работоспособного состояния, ч, не более 3; | |
| • Мощность, потребляемая от сети питания при номинальном напряжении, ВА, не более | 40; |
| • Масса генератора, кг, не более | 5; |
| • Габаритные размеры генератора (длина х ширина х высота), мм, не более 317 х 288 х 132 |
Знак утверждения типа
наносят на переднюю панель генератора методом офсетной печати, на титульный лист руководства по эксплуатации и формуляра - типографским способом.
Комплектность
Комплектность генератора указана в таблице 4.
Таблица 4 - Состав комплекта поставки генератора
| Обозначение | Наименование | Кол. | Примечание |
| МЕРА.411645.012 | Генератор сигналов Г4-231 | 1 | |
| Запасные части и принадлежности (ЗИП | Q |
| МЕРА.323366.005 | Кейс «BESKIN» арт.1019, черный | 1 | Для хранения |
| МЕРА.685621.107 | Кабель соединительный | 1 | СТЫК C2, RS 232 |
| USB A-B 1,8m | Кабель соединительный | 1 | USB A-B |
| МЕРА.685061.006 | Кабель соединительный | 1 | 7/3,04 - 7/3,04 |
| МЕРА.685061.007 | Кабель соединительный | 1 | Байонет-байонет |
| ОЮ0.481.005 ТУ | Вставка плавкая ВП2Б-1В 0,25А 250 В | 2 | Сетевая |
| SCZ-1R | Шнур соединительный | 1 | Сетевой |
| ХВ2.243.157-07 | Аттенюатор 30 дБ | 1 | |
| Эксплуатационная документация |
| МЕРА.411645.011РЭ | Генераторы сигналов Г4-231, Г4-231/1. Руководство по эксплуатации. | 1 | |
| МЕРА.411645.011ФО | Генераторы сигналов Г4-231, Г4-231/1. Формуляр | 1 | |
Поверка
осуществляется по методике поверки, изложенной в разделе 13 МЕРА.411645.011 РЭ «Генераторы сигналов Г4-231, Г4-231/1. Руководство по эксплуатации» и утвержденной ГЦИ СИ ФБУ «Краснодарский ЦСМ» 26 ноября 2011г.
Основные средства поверки:
- частотомер Ч3-66, измерение частоты в диапазоне от 1,0 ГГц до 10,0 ГГц, стабильность опорного генератора ± 5-10’7;
- стандарт частоты и времени СЧВ-74, измерение частоты в диапазоне от 1,0 ГГц до 10,0 ГГц, стабильность опорного генератора ± 3,65 • 10-10;
- анализатор спектра СК4-БЕЛАН 32, измерение спектральных характеристик в полосе частот от 1,0 ГГц до 3,2 ГГц, погрешность измерения частоты ± 1 • 10-7 от измеряемого значения, погрешность измерения уровней сигналов ± 1,2 дБ;
- ваттметр поглощаемой мощности М3-51, измерение мощности в диапазоне от 1,0 мкВт до 10 мВт в диапазоне частот от 1,0 ГГц до 10,0 ГГц, погрешность измерения (4-6) %;
- ваттметр поглощаемой мощности М3-54, измерение мощности в диапазоне от 100 мкВт до 1 Вт в диапазоне частот от 1,0 ГГц до 10,0 ГГц, погрешность измерения (4-6) %;
- ваттметр поглощаемой мощности NRP-Z56, измерение мощности в диапазоне от 0,3 мкВт до 100 мВт в диапазоне частот от 1,0 ГГц до 10,0 ГГц, погрешность измерения (0,9-2,8) %.
Сведения о методах измерений
Методика воспроизведения немодулированных колебаний в диапазоне частот от 1 ГГц до 10 ГГц и колебаний с частотной, амплитудной, фазовой и импульсной модуляцией описана в документе МЕРА.411645.011 РЭ «Генераторы сигналов Г4-231, Г4-231/1. Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
1. ГОСТ 22261-94 «Средства измерения электрических и магнитных величин. Общие технические условия».
2. ГОСТ Р 8.562-07 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений мощности и напряжения переменного тока синусоидальных электромагнитных колебаний».
3. ГОСТ 8.129-99 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты».
4. ГОСТ Р 51317.3.2-2006 «Совместимость технических средств электромагнитная. Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе)».
5. ГОСТ Р 51317.3.3-2008 «Совместимость технических средств электромагнитная. Колебания напряжения и фликер, вызываемые техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе), подключаемыми к низковольтным системам электроснабжения».
6. ГОСТ Р 51522-99 «Совместимость технических средств электромагнитная. Электрическое оборудование для измерения, управления и лабораторного применения. Требования и методы испытаний».
7. МЕРА.411645.011.ТУ «Генераторы сигналов Г4-231, Г4-231/1. Технические условия».
8. МЕРА.411645.011 РЭ Генераторы сигналов Г4-231, Г4-231/1. Руководство по эксплуатации, раздел 13 «Методика поверки», утвержденный ГЦИ СИ ФБУ «Краснодарский ЦСМ» 26 ноября 2011г.
Рекомендации к применению
Применяются при выполнении работ и (или) оказании услуг по обеспечению единства измерений.
