ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЕ И ОГРАНИЧИТЕЛЬНЫЕ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПОТЕРЬ

ГОСТ 19656.10-88

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

УДК 621.382.2.029.6:006.354    Группа    Э29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЕ И ОГРАНИЧИТЕЛЬНЫЕ

Методы измерения сопротивлений потерь

Semiconductor microwave switching and limiter diodes.

Methods of measuring loss resistances

ОКП 621000

Срок действия с 01.07.89 до 01.07.94

Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые переключательные и ограничительные сверхвысокочастотные (далее — СВЧ) диоды и устанавливает следующие методы измерения сопротивлений потерь в диапазоне частот 0,3 — 10 ГГц:

1)    сопротивления потерь при низком уровне СВЧ мощности (г_низ ) ограничительных СВЧ диодов;

2)    прямого сопротивления потерь (г_пр) переключательных и ограничительных СВЧ диодов и обратного сопротивления потерь (г_обр > Яобр )* переключательных СВЧ диодов:

а)    метод измерительной линии с подвижным зондом;

б)    метод измерительной линии с фиксированным зондом;

в)    резонаторный метод.

Общие требования при измерениях — по ГОСТ 19656.0-74.

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ г _!!ИЗ

Ы. Принцип, условия и режим измерения

1.1.1. Сопротивление потерь г_нкз определяют, исходя из измерения входного сопротивления коаксиальной диодной камеры с диодом. включенным в качестве оконечной нагрузки и учета потерь в камере, определяемых с помощью эквивалентов холостого хода (далее — XX).

* Обратное сопротивление потерь приводится для последовательной (г_ОУр ) и параллельной (Л₀бр) эквивалентной схемы диода.

Перепечатка воспрещена

(6) Издательство стандартов, 1988

С. 10 ГОСТ 19656.10-88

вень напряжения в канале отраженной волны должен быть не менее 1 мкВ.

3.2.4.    Полоса пропускания измерительной линии Е5 должна соответствовать диапазону качания частоты, отвечающему требованиям п. 3.1.2, требуемую величину полосы пропускания зонда Д.Р определяют экспериментально по смещению минимума стоячей водны напряжения в режиме XX относительно плоскости отсчета или из соотношения

AF=f[(n+l)-Vn(n+2)\ ,    (22)

где п — порядок* наблюдаемого минимума стоячей волны напряжения.

Метод измерения полосы пропускания зонда измерительной линии приведен в приложении 5.

При полосе пропускания зонда измерительной линии, не достаточной для наблюдения минимума стоячей волны напряжения в режиме XX, допускается перемещать зонд измерительной линии от плоскости отсчета в сторону генератора на расстояние четверти длины волны или применять двухзондовую измерительную линию, зонды которой разнесены на то же расстояние.

3.2.5.    Требования к тройнику ввода смещения ЕЗ, источнику смещения Е7, диодной камере Е6 и эквивалентам КЗ и XX должны соответствовать пп. 2.2.3—2.2.6.

3.2.6.    Генератор качающейся частоты G1, вентили ферритовые Е2, Е4 — по ГОСТ 19656.0-74.

3.3. Подготовка к проведению измерений

3.3.1.    Эквивалент КЗ вставляют в диодную камеру.

3.3.2.    Зонд измерительной линии устанавливают в точку наблюдаемого на экране индикатора минимума стоячей волны напряжения (плоскость КЗ), ближайшего к выходному концу измерительной линии.

3.3.3.    Определяют значение частоты Д в герцах наблюдаемого на экране индикатора минимума стоячей волны напряжения, ближайшего к выходному концу линии. Частота fi равна частоте измерения.

3.3.4.    Определяют значение частот f_xn и f_1Jr в герцах на уровне по 3 дБ справа и слева от минимума стоячей волны.

3.3.5.    Рассчитывают значение разности частот Afi в герцах, по формуле

(23)

3.3.6.    Эквивалент XX вставляют в диодную камеру.

3.3.7.    Определяют частоту наблюдаемого минимума стоячей волны напряжения (Z^) в герцах.

Если для наблюдения минимума стоячей волны напряжения в режиме XX и обратного смещения применяется двухзондовая из-

ГОСТ 19656.10-88 С. 11

мерительная линия или зонд линии перемещается в сторону генератора на расстояние четверти длины волны от плоскости отсчета, то частота /2 равна частоте измерения.

3.3.8.    Определяют частоты f_2n и /_2л в герцах на уровне по 3 дБ справа и слева от минимума стоячей волны.

3.3.9.    Рассчитывают разность частот Д/2 в герцах по формуле

Л/₂=/_2п-/_ал.    (24)

3.4. Проведение измерений

3.4.1.    Измерение прямого сопротивления потерь

3.4.1.1.    Проверяемый диод вставляют в диодную камеру и устанавливают заданное значение прямого тока смещения.

3.4.1.2.    Определяют частоту наблюдаемого минимума стоячей волны напряжения (/₃) в герцах.

3.4.1.3.    Определяют значения частот f_3n и в герцах на уровне по 3 дБ справа и слева от минимума стоячей волны соответственно.

3.4.1.4.    Рассчитывают разность частот Af₃ в герцах по формуле

А/з-/зп-/зл.    (25)

3.4.2. Измерение обратного сопротивления потерь

3.4.2.1.    На проверяемом диоде устанавливают заданное значение обратного напряжения смещения.

3.4.2.2.    Определяют частоту минимума стоячей волны напряжения /4 в герцах.

3.4.2.3.    Определяют значения частот [_4П и f_4jI в герцах на уровне по 3 дБ справа и слева от минимума стоячей волны соответственно.

(26)

3.4.2.4.    Рассчитывают разность частот Д/₄ в герцах по формуле

A/4=fta—/«ж-

3.5. Обработка результатов

A ft 20 f In'f Ы

(27)

*ПС,

3.5.1. Разность показаний индикатора измерительной линии в точках справа и слева от точки минимума, в которых напряженность электрического поля в линии вдвое больше минимального значения l_t (Дl_t) в миллиметрах, рассчитывают по формуле

где i= 1 при нагрузке диодной камеры на эквивалент КЗ;

(=2 при нагрузке диодной камеры на эквивалент XX; i=3 при подаче на диод прямого смещения; i—4 при подаче на диод обратного смещения;

Afi —значение, определяемое по пп. 3.3.5, 3.3.9, 3.4.1.4, 3.4.2.4;

fin J т — значения частот, определяемых по пп. 3.3.4, 3.3.8, 3.4.1.3; 3.4.2.3;

2 И

п — порядок наблюдаемого минимума, рассчитываемый по формуле

С

(28)

где I — расстояние от плоскости включения эквивалента КЗ до наблюдаемого минимума стоячей волны в режиме КЗ, мм. Порядок наблюдаемого минимума стоячей волны в. режимах XX, прямого и обратного смещения принимают тот же;

f — частота измерения, определяемая по п. 3.3.3; с — скорость света, равная 3-10¹¹ мм/с.

3.5.2. Значения смещений минимума стоячей волны по напряжению относительно плоскости отсчета (Л—k), (Л—/4),    (/з—(1)

/,-/Дили /,)=-    (29)

где i=2 при нагрузке диодной камеры на эквивалент XX;

(=4 при подаче на диод обратного смещения;

/з—к— смещение минимума стоячей волны по напряжению относительно плоскости отсчета при подаче на диод прямого смещения;

fi — значение частоты, определяемое по пп. 3.3.3, 3.3.7, 3.4.1.2, 3.4.2.2.

рассчитывают по формуле

t-u

20//₄

(30)

При недостаточной широкополосное™ линии зонд измерительной линии устанавливают в положение , указанное в п. 3.2.4, зна чение к—U при этом рассчитывают по формуле

■nc-'r_W

к-к-

3.5.3. Значения прямого и обратного сопротивлений потерь рассчитывают по формулам (8—21) при подстановке в них значений А к и 1_г—U, определяемых по формулам (27—30).

3.6. Показатели точности измерений

3.6.1. Погрешность измерения прямого сопротивления потерь тпр с установленной вероятностью 0,95 приведена в табл. 4.

Таблица 4

Пределы измерения значений гпр, Ом Диапазон частот измерения, ГГц Погрешность измерения, % 0,2—10,0 От 0,3 до 1,0 включ. ±25 0,2—10,0 Св. 1,0 » 5,0 » ±35 От 0,2 до 0,5 включ. От 5,0 » 10,0 » ±45 Св. 0,5 » 10,0 * Св 5,0 » 10,0 » ±30

ГОСТ 19656.10-88 С. 13

3.6.2. Погрешность измерения обратного сопротивления потерь Л)бр с установленной вероятностью 0,95 приведена в табл. 5.

Таблица 5

Пределы измерения зна- чений W Ом Значение емкости диода, пФ Диапазон частот измерения, ГГц Погрешность измерения, % 0,5—10 От 3,0 до 1,2 включ. От 0,3 до 1,0 включ. ±15 0,5—10 Менее 1,2 до 0,5 включ. Св. 1,0 » 5,0 » ±215 0,5—10 » 0,5 » 0,05 » Св. 5,0 » 10,0 » ±35

3.6.3.    Погрешность измерения R₀б_Р находится в интервале ±35 % с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,3—10 ГГц для значений R₀б_Р <5 кОм.

Требования к погрешности измерения г_пр , r_o6p , R_o6p для значений измеряемых параметров, не установленных настоящим стандартом, должны быть приведены в ТУ на диоды конкретных типов.

3.6.4.    Пример расчета погрешности приведен в приложении 3.

4. РЕЗОНАТОРНЫЙ МЕТОД (г_Пр ,Г_обр, Я_обр)

4.1.    Принцип, условия и режим измерения

4.1.1.    Прямое (г_пр ) и обратное (r₀6_P, R₀6_P) сопротивления потерь определяют исходя из измерения добротности резонаторного устройства с включенным в него измеряемым диодом и учета потерь в резонаторе, определяемых с помощью эквивалентов КЗ и XX.

4.1.2.    Значения частоты измерения и напряжения (тока) смещения следует приводить в ТУ на диоды конкретных типов.

4.2.    Аппаратура

4.2.1.    Измерения проводят на установке, структурная схема которой приведена на черт. 4.

4.2.2.    Элементы, входящие в структурную схему, должны удовлетворять следующим требованиям:

1)    ответвители направленные Е2 и Е6 должны иметь переходное ослабление и направленность не менее 20 дБ;

2)    нагрузка согласованная Е7 должна иметь коэффициент стоячей волны не более 1,2;

3)    резонатор Е4 должен иметь добротность с эквивалентом КЗ и XX не менее 500;

4)    индикатор КСВН и ослаблений Е9 должен удовлетворять требованиям п. 3.2.3.;

С. 14 ГОСТ 19656.10-88

61

Е9

Ев

G1—генератор качающейся частоты; Я/—аттенюатор; Е2, Е6—ответвители направленные; ЕЗ, £5—вентили; £4—резонатор с проверяемым диодом, Я?—нагрузка согласованная, Е8—источник смещения;    Е9—индика

тор КСВН и ослаблений

Черт. 4

5j эквиваленты КЗ и XX должны удовлетворять требованиям пп. 1.2.2 и 2.2.6;

6)    генератор качающейся частоты G1, вентили ЕЗ, Е5, аттенюатор Е1 — по ГОСТ 19656.0-74;

7)    калибровочный резистор должен представлять собой деталь из кремния с металлизацией;

8)    значение сопротивления калибровочного резистора не должно отличаться от номинального значения более чем на 10 % и находиться в пределах 0,2—2,5 Ом;

9)    калибровочный конденсатор должен представлять собой деталь из кварца с металлизацией;

10)    значение емкости калибровочного конденсатора не должно отличаться от номинального значения более чем на 10 % и лежать в пределах 0,05—1,0 пФ;

11)    чертежи на калибровочные резисторы и конденсаторы и значения сопротивлений и емкостей калибровочных резисторов и конденсаторов должны быть приведены в ТУ на диоды конкретных типов.

4.3. Подготовка к проведению измерений

4.3.1.    Эквивалент КЗ вставляют в резонатор.

4.3.2.    Измеряют резонансную частоту (ft) в мегагерцах, характеристики и частоты /_1П , f,_л в мегагерцах, на уровне по 3 дБ справа и слева от уровня характеристики на частоте резонанса.

4.3.3.    Рассчитывают значение добротности резонатора с эквивалентом КЗ (фкз) по формуле

Qk3 =

fl

tin fix

(31)

4.3.4. Эквивалент XX вставляют в резонатор.

ГОСТ 19656.10-88 С. 15

4.3.5.    Измеряют резонансную частоту (/₂) в мегагерцах, характеристики и частоты /_2п, f_ia в мегагерцах на уровне по 3 дБ справа и слева от уровня характеристики на частоте резонанса.

4.3.6.    Рассчитывают значение добротности резонатора с эквивалентом XX (Qxx ) по формуле

Qxx= -pV-

/ап—/2л

(32)

4.3.7.    Калибровочный резистор с установленным значением сопротивления вставляют в резонатор.

4.3.8.    Определяют резонансную частоту (f_p ) в мегагерцах, характеристики и частоты /р.п , f р.л в мегагерцах, на уровне по 3 дБ справа и слева от уровня характеристики на частоте резонанса.

4.3.9.    Рассчитывают значение добротности резонатора с калибровочным резистором Q_Kp по формуле

Qk р⁼ I    •    (33)

/р.п /р Л

4.3.10.    Рассчитывают значение коэффициента связи (К_св ) в омах по формуле

Ко

КЗ

(34)

где /Vp — установленное значение сопротивления калибровочного резистора, в Ом.

4.3.11.    Калибровочный конденсатор с установленным значением емкости Ci в пикофарадах вставляют в резонатор.

4.3.12.    Определяют значение резонансной частоты характеристики (fc,), в мегагерцах.

4.3.13.    Калибровочный конденсатор с установленным значением емкости C₂>Ci в пикофарадах вставляют в резонатор.

4.3.14.    Определяют значение резонансной частоты характеристики if с,) в мегагерцах.

4.3.15.    Рассчитывают значение эквивалентной емкости резонатора С₀ в пикофарадах по формуле

Ci с_а •

fc2

fc\

2

/ fc2 \ fd

(35)

4.4. П р о в е д е н и е измерений

4.4.1.    Измеряемый диод вставляют в резонатор.

4.4.2.    Заданное значение прямого тока смещения подают на проверяемый диод.

4.4.3.    Определяют резонансную частоту характеристики fz в мегагерцах и частоты f_3n, /_Зл в мегагерцах на уровне по 3 дБ справа и слева от уровня характеристики на частоте резонанса.

4.4.4.    Заданное значение обратного напряжения смещения подают на проверяемый диод.

4.4.5.    Определяют резонансную частоту характеристики /₄ в мегагерцах и частоты f_4n , f_4jl в мегагерцах на уровне по 3 дБ справа и слева от уровня характеристики на частоте резонанса.

4.5.    Обработка результатов

4.5.1.    Значение прямого сопротивления потерь г_пр рассчитывают по формуле

^Г"р⁼    О^Г)    ’    ⁽³⁶¹

где Ксв —коэффициент связи, Ом, определяемый по п. 4.3.10;

Qk3 — значение добротности резонатора с эквивалентом КЗ, определяемое по п. 4.3.3;

Qnp~ f ^f'Lf— —значение добротности при прямом смещении на

диоде;

f₃ — значение резонансной частоты характеристики резонатора с диодом в режиме прямого смещения, МГц, определяемое по п. 4.4.3;

/зп.Ьл —значения частот на уровне по 3 дБ от уровня характеристики на частоте резонанса, МГц, определяемые по п. 4.4.3.

Ср / 2¹/4С“_тр I

_1_ Qo6P

(37)

Л>бр —

4.5.2.    Значение обратного сопротивления потерь (г₀б_Р ) в омах рассчитывают по формуле

где Со — значение эквивалентной емкости резонатора, Ф, определяемое по п. 4.3.15;

Qxx —значение добротности резонатора с эквивалентом XX, определяемое по п. 4.3.6;

Сстр — значение емкости структуры диода, Ф, определяемое по ГОСТ 18986.4-73; f₄— значение резонансной частоты характеристики резонатора с диодом, Гц, в режиме обратного смещения, определяемое по п. 4.4.5;

(38)

Qo6p —значение добротности при подаче на проверяемый диод обратного смещения, рассчитываемое по формуле

Qo6p= ~f zi >

/4П    /4Л

где f_4n, /_4л — значения частот, определяемые по п. 4.4.5.

4.5.3. Значение R₀б_Р в омах рассчитывают по формуле

ГОСТ 19656.10-88 С. 17

^R°⁶p⁼³2^c₀' ( /4п /4л m

\ f_t Qxx

4.6. Показатели точности измерения

4.6.1.    Погрешность измерения прямого сопротивления потерь г_пр находится в интервале ±20 % с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,5—10 ГГц для значений г _пр в пределах 0,2—10,0 Ом.

4.6.2.    Погрешность измерения обратного сопротивления потерь г_обр находится в интервале ±25 % с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,5—10 ГГц для значений г_обр в пределах 0,5—10 Ом.

4.6.3.    Погрешность измерения R_0Рр находится в интервале ±25 % с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,3—10 ГГц для значений R₀б_Р в пределах до 100 иОм.

4.6.4.    Погрешность измерения г_пр, г_обр , R_o6p для значений, не установленных настоящим стандартом, должна быть приведена в технических условиях на диоды конкретных типов.

4.6.5.    Пример расчета погрешности приведен в приложении 4.

ПРИЛОЖЕНИЕ I Справочное

РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОТЕРЬ ПРИ НИЗКОМ УРОВНЕ СВЧ МОЩНОСТИ

Прологарифмировав и продифференцировав формулу (3), получаем выражение для расчета погрешности

+ (    )''    ) '    (49)

где 62₀ — относительное отклонение значения z₀ от номинального значения,

6^ — погрешность установления длины волны в измерительной линии,

<W 1 — погрешность определения значения ширины минимума коэффициента стоячей волны по напряжению при нагрузке диодной камеры на эквивалент XX; ¹

А1 — абсолютная погрешность отсчета индикатора часового типа иамери-тельной линии;

dAh — погрешность определения значения ширины минимума коэффициента стоячей волны по напряжению при нагрузке камеры на проверяемый

Диод;

м Ш2=д^ .100%;	(41)
Ау=Аг= 1;
A/asin A^sin^a ’	(42>
A/iSin2P2 i44=2pictgpi A/aSin2pi_A/iSin2p2 >	(43)
A/2*sin2Pi АЬ= Д• s i n2p,—Дiпгрг ’	(44)
M2-sin2Pi A«-2P2CtgP2A/2 -sin^,— Д(lSin2p2 ’	(45)

А — коэффициент, зависящий от закона распределения суммарной погрешности измерения и установленной вероятности Р. Для нормального закона распределения и вероятности 0,96 /(=1,96;

/Ci—f. — коэффициенты, зависящие от законов распределения составляющих

погрешности:

/С =/С_:= 1,73 (равномерный закон);

X_s=A'₅=2,4 (треугольный закон);

Кл = К(=3.0 (нормальный закон);

5р1=Г (йХ)² + [Ь(/_по-/₁)]^    ;    (46)

tp,=>'(e¹)¹+[o(/no-f,)]^a    ;    (47)

где bUni—1'i)—погрешность отсчета по линейке измерительной линии для определения Рь

5(/по-У= -4^/no4ⁱlL    ;    (48)

*ПО ^£1

А (/_л л—h) — абсолютная погрешность отсчета по линейке измерительной линии;

Ь(1п о—У — погрешность отсчета по линейке измерительной линии для определения Рг‘>

4U-l,)-4^hl^^h) ;    (49)

-ПО ¹2

А (/г. с.—h) — абсолютная погрешность отсчета    по линейке измерительной

линии.

ГОСТ 19656.10-88 С. 19

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное

РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМОГО И ОБРАТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОТЕРЬ (МЕТОД ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С ПОДВИЖНЫМ ЗОНДОМ)

1. Расчет погрешности измерения прямого сопротивления

Прологарифмировав и продифференцировав формулы (8, 9, 10), получаем выражение для расчета погрешности измерения г_пр

где А

_ j_r

^г“г_пр1 ^Г"Р-

1.

._£<>* а/,

^Лг“ Л- ' Г„р ’

(50)

(51)

(52)

8г₁₌

\[(»2„)*+(»*)* + (Ш,)*+Г-²"У ^PlS . 1

V    L^e,B,p--(¹⁺4K)J

+

+

j j^cos²P₁(

2Pi

H

tg

Ig Pa

-2P_xtgPi *Pi

(53)

(BZ₀)²r(^A/₁)4(U)^ ;    (54)

TFT    (55)

(»X)¹+[»(«i-ir7)]^a ;    (56)

/( — коэффициент, зависящий от закона распределения суммарной погрешности измерения и установленной вероятности Р, Для нормального закона распределения и вероятности 0,9(5 А—1,96;

К2 ₂ — коэффициенты, зависящие от законов распределения составляющих погрешностей.

/Ci = /C₂=lJ3 (равномерный закон).

2. Расчет погрешности измерения обратного сопротивления

Прологарифмировав и продифференцировав формулы (13, 14 и 15), получаем выражение для расчета погрешности измерения г₀бр

Ьг

_обр=К)/(^8Z₀f+ (^Ы )*+ (^8ш У+ (^8С ) +

+ (fr* ) + (^)У(^ШаГ₊(^а7Г

+ *

(57)

1.1.2.    Значения частоты измерения, уровня СВЧ мощности, при которых проводят измерения, следует приводить в ТУ на диоды конкретных типов.

1.2.    Аппаратура

1.2.1.    Измерения следует проводить на установке, структурная

G1—генератор СВЧ мощности; £/—вентиль ферритовый; £2—линия    измерительная; ЕЗ—камера диодная; Е4—усилитель измерительный; Е5— частотомер;    Е6—измеритель мощности

схема которой приведена на черт. 1.

1.2.2. Элементы, входящие в структурную схему, должны соответствовать следующим требованиям:

1)    вентиль ферритовый Е1_Ч генератор СВЧ мощности G1, линия измерительная Е2_У частотомер £5, измеритель мощности Е6 — по ГОСТ 19656.0—74;

2)    измерительный усилитель Е4 должен иметь чувствительность в пределах 1—10 мкВ¹;

Черт. 1

3)    диодная камера ЕЗ должна иметь волновое сопротивление, равное волновому сопротивлению измерительной линии, и обеспечивать значение коэффициента стоячей волны по напряжению холостого хода с эквивалентом XX (Кати ) не

XX

менее 50.

Эквивалент XX должен представлять собой корпус диода (без контактирующих проволочек) или деталь, по форме и размерам соответствующую проверяемому диоду со значением емкости, равной минимальному значению емкости конкретного типа диода.

Чертежи на эквиваленты и значения емкостей эквивалентов указывают в ТУ на диоды конкретных типов.

1.3.    П од готов к а к проведению измерений

1.3.1.    Режим измерения устанавливают заданным по частоте и мощности.

1.3.2.    Эквивалент XX вставляют в диодную камеру.

1.3.3.    Определяют положение минимума стоячей волны напряжения (/)) в миллиметрах, ближайшего к выходному концу измерительной линии.

1.3.4.    Определяют значение (A/i) в миллиметрах — разность показаний индикатора измерительной линии в точках (справа и слева от точки минимума /i), где напряженность электрического поля в измерительной линии вдвое больше его значения в точке минимума.

1.3.5.    Определяют значение коэффициента стоячей волны по напряжению (далее — КСВН) холостого хода (/С_ст и_хх ) по формуле

С. 20 ГОСТ 19656.10-88

где /4₁=А_г=1; <4₃=2;

1

(58)

(59)

Ал— ,ЛП (ОС ( 1 И -®L )

, 2cdL ^5“ \ > шС ~aL (60) Д/4мпар2 А«~ (Al4sinaP,-A/,sinap4) '• (61) A/4sin2p4 7““ Ai4sinap2—А/2з1пгр4 * (62) i «ft 1 in Д/гмпа04 Ae-^ctgp, (A|48inaPa_A|aSinap4) . (63) 1 Ai4sina(Ja * P4CtgP« Al4sinapa-Alasinap4 ’ (64) йр2=/W'+i4h-lt)V ; (65) 8р4=/(оХ)а+[в(/1-/4)]а ; (66) -коэффициенты, зависящие от законов распределения погрешностей, при этом: ;#3=1,73 (равномерный закон); #7=2,4 (треугольный закон); Кд=3,-0 (нормальный закон); /Се=1,96 (нормальный закон). составляющих

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Справочное

РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМОГО И ОБРАТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ ПОТЕРЬ (МЕТОД ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С ФИКСИРОВАННЫМ ЗОНДОМ)

Значение погрешности измерения г_пр и г₀бр рассчитывают по формулам (36—66) с учетом значений погрешностей 6A/i — &Д/₄, 6(h—/2),    6(/t—/<),

6 (/з—Zi), рассчитываемых по формулам:

V(т)‘+(тйгг ••'<■)■+

-г(*Ы² + (*/»л)² >    (67)

где <ЬД// — погрешность определения значения ширины минимума коэффициента стоячей волны по напряжению: при нагрузке диодной камеры на эквивалент КЗ (/—1); при нагрузке камеры на эквивалент XX (( —2); при нагрузке камеры на диод в режиме прямого смещения (i — 3); при нагрузке камеры на диод в режиме обратного смещения (< = 4);

ГОСТ 19656.10-88 С. 3

Лет U ^СТ ^ХХ

К

ТсД/jL

(1)

где Я — длина волны в измерительной линии, мм.

1.3.6. Положение плоскости отсчета /_по в миллиметрах рассчитывают по формуле

g^j-arctg

2nfC,

KOpt-o

(2)

где С_КОр—емкость корпуса диода, определяемая по ГОСТ 18986.4-73, Ф;

Zo — волновое сопротивление измерительной линии, Ом; f—частота измерения, Гц.

1.4.    Проведение измерений

1.4.1.    Измеряемый диод вставляют в диодную камеру.

1.4.2.    Определяют положение минимума стоячей волны напряжения в измерительной линии (/₂) в миллиметрах, ближайшего к плоскости отсчета (/„ ₀ ) •

1.4.3.    Определяют значение Д/₂ в миллиметрах — разность показаний индикатора измерительной линии в точках (справа и слева от точки минимума /г), где напряженность электрического поля в линии вдвое больше его значения в точке минимума.

1.5.    О б р а бо т к а результатов

1.5.1. Значение сопротивления потерь при низком уровне СВЧ мощности (г_1ШЗ ) рассчитывают по формуле

nZ₀(    1    W    Д/_г    Д/i    \

% \ ctgPj-cu?^ ) \ sin² р₂ sin² р! ) '

(3)

где Д/i — значение, определяемое в соответствии с п. 1.3.4, мм; Д/г — значение, определяемое в соответствии с п. 1.4.3, мм;

Vno-h),

(4)

где 1\ — значение, определяемое в соответствии с п. 1.3.3, мм;

/_по—значение, определяемое в соответствии с п. 1.3.6, мм;

dno-k),    (5)

где /₂ — значение, определяемое в соответствии с п. 1.4.2, мм. 1.6. П о к а з а т е л и точности измерений

1.6.1.    Погрешность измерения сопротивления потерь при низком уровне СВЧ мощности г,,_из должна находиться в интервале ±20 % с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,3—10 ГГц для значений г_низ — в пределах 2—30 Ом.

1.6.2.    Погрешность измерения значений г_низ , не установленных настоящим стандартом, должна быть приведена в ТУ на диоды конкретных типов.

Пример расчета погрешности измерения сопротивления потерь при низком уровне СВЧ мощности приведен в приложении 1.

2. МЕТОД ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С ПОДВИЖНЫМ ЗОНДОМ (г_пр,

^гобр » ^обр )

2.1.    Принцип, условия и режим измерения

2.1.1.    Прямое (г_Пр ) и обратное (г_обр, R_o6p ) сопротивления потерь определяют исходя из измерений входного сопротивления диодной камеры с диодом, включенным в качестве оконечной нагрузки, с учетом потерь в камере, определяемых с помощью эквивалентов короткого замыкания (КЗ) и XX.

2.1.2.    Значения частоты измерения, уровня СВЧ мощности и напряжения смещения, при которых проводят измерения, следует приводить в ТУ на диоды конкретных типов.

2.2.    Аппаратура

2.2.1. Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт. 2.

G/—генератор СВЧ мощности £/, ЕЗ—вентили Е2—тройник ввода смещения; Е4—линия измерительная, £5—камера диодная, £6—источник смещения, £7—измерительный усилитель, Е8—частотомер, £9—измеритель мощности Черт 2

2.2.2.    Генератор СВЧ мощности G1, вентили £7, ЕЗ, линия измерительная Е4, частотомер Е8, измеритель мощности Е9 — по ГОСТ 19656.0-74.

2.2.3.    Тройник ввода смещения Е2 должен обеспечивать подачу напряжения (или тока) смещения на проверяемый диод и удовлетворять следующим требованиям:

1)    коэффициент стоячей волны по напряжению входа и выхода — не более 1,3;

2)    развязка цепи постоянного тока и тракта СВЧ — не менее 20 дБ;

ГОСТ 19656.10-88 С. 5

3)    сопротивление цепи постоянного тоюа — не более 0,1 Ом;

4)    собственное ослабление — не более 1 дБ.

2.2.4.    Источник смещения Е6 должен обеспечивать задание и поддержание постоянного тока прямого смещения и постоянного напряжения обратного смещения с погрешностью в пределах ±5%.

2.2.5.    Измерительный усилитель Е7 должен иметь чувствительность в пределах 1—10 мкВ.

2.2.6.    Диодная камера Е5 должна иметь волновое сопротивление, равное волновому сопротивлению измерительной линии и обеспечивать значения коэффициентов стоячей волны по напряжению с эквивалентом КЗ (Кст t/_R3 ) и XX (Кст и_хх ) в соответствии с

табл. 1.

Таблица 1

Диапазон частот, ГГц Сечение коаксиального тракта, мм ст ^кз не менее ст ихх' не менее 0,3—1,0 16/7, 7/3,04 100 100 1,0-2,5 16/7, 7/3,04 70 70 2,5—10,0 10/4,34 70 70 2,5—10,0 7/3,04 50 50

Эквивалент КЗ должен представлять собой металлическую деталь, соответствующую по форме и размерам измеряемому диоду.

2.3. Подготовка к проведению измерений

2.3.1.    Режим измерения устанавливают заданным по частоте и мощности.

2.3.2.    Эквивалент КЗ вставляют в диодную камеру.

2.3.3.    Определяют положение минимума стоячей волны напряжений (плоскость отсчета) в миллиметрах, ближайшего к выходному концу измерительной линии

2.3.4.    Определяют значение М\— разность показаний индикатора измерительной линии в точках (справа и слева от точки минимума /i) в миллиметрах, где напряженность электрического поля в линии вдвое больше его значения в точке минимума.

2.3.5.    Рассчитывают значение Кст и по формуле

КЗ

-ШГ '    (в)

где X — длина волны в измерительной линии, мм.

2.3.6.    Эквивалент XX вставляют в диодную камеру.

2.3.7.    Определяют положение минимума стоячей волны напряжения /₂ в миллиметрах, ближайшего к плоскости отсчета.

2 Зак. 2432

С. 6 ГОСТ 19656.10-88

2.3.8.    Определяют значение Д/г — разность показаний индикатора измерительной линии в точках (справа и слева от точки минимума /г) в миллиметрах, где напряженность электрического поля в линии вдвое больше его значения в точке минимума.

(7)

2.3.9.    Определяют значение /Сет и по формуле

К„и = -гг- •

^{с и}ХХ лД1₂

2.4.    П р о в е д е н и е измерений

2.4.1.    Измерение прямого сопротивления потерь

2.4.1.1.    Проверяемый диод вставляют в диодную камеру и устанавливают заданное значение прямого тока смещения.

2.4.1.2.    Определяют положение минимума стоячей волны напряжения в измерительной линии /₃ в миллиметрах, ближайшего к плоскости отсчета.

2.4.1.3.    Определяют значение Д/₃ — разность показаний индикатора измерительной линии в точках (справа и слева от точки минимума /з) в миллиметрах, где напряженность электрического поля в линии вдвое больше его значения в точке минимума.

2.4.2. Измерение обратного сопротивления потерь

2.4.2.1.    На проверяемом диоде устанавливают заданное значение обратного напряжения.

2.4.2.2.    Определяют положение минимума стоячей волны напряжения в измерительной линии /₄ в миллиметрах, ближайшего к плоскости отсчета.

2.4.2.3.    Определяют значение Д/₄ — разность показаний индикатора измерительной линии (справа и слева от точки минимума /₄) в миллиметрах, где напряженность электрического поля в линии вдвое больше его значения в точке минимума.

2.5.    О б р а б о т к а результатов

2.5.1. Значение прямого сопротивления потерь (г_пр) в омах рассчитывают по формуле

(8)

где Zo — волновое сопротивление линии, Ом;

Д/₃ — значение, определяемое по п. 2.4.1.3, мм; Д/i — значение, определяемое по п. 2.3.4, мм;

К —длина волны в измерительной линии, мм.

(9).

где /₃ — значение, определяемое по п. 2.4.1.2, мм; h — значение, определяемое по п. 2.3.3, мм;

ГОСТ 19656.10-88 С. 7

(10)

(ПУ

(12)

рассчи-

где 1₂ — значение, определяемое по п. 2.3.7, ,мм. При выполнении условия

^со^

значение г_пр рассчитывают по формуле

Г пр    (Д/.-ДМ-

2.5.2. Значение обратного сопротивления потерь (г_обр тывают по формуле

^r°^6p=zji( мС^ ) (sln^^- sln^ ) ’    (¹³)

где со — круговая частота, рассчитываемая по формуле

со=2и/,

где f —частота измерения, Гц;

L — индуктивность диода, нГн, рассчитываемая по формуле

^L-

Д/₄— значение, определяемое по п. 2.4.2.3, мм;

Д/₂— значение, определяемое по п. 2.3.8, мм;

С стр — емкость структуры, Ф, рассчитываемая по формуле

Г =Г

'кор »

по ГОСТ по ГОСТ

(14)

(15)

(16)

/17)

°стр °д

где С _д —общая емкость диода, Ф, определяемая

18986.4— 73;

Скор—емкость корпуса диода, Ф, определяемая

18986.4— 73;

где U—значение, определяемое по п. 2.4.2.2, мм;

1

При выполнении условия

(оС.

>3coL

значение г_обр рассчитывают по формуле

Z₀n    1    (    д/₂    \

Для корпусных диодов со значением общей емкости С_кор < <С_Д <1,4 Скор и для бескорпусных диодов значение г_обр рассчитывают по формуле

r°6P~Z0Xsinap2(«>CCTp <*>l) W* Мг). При выполнении условия (о£>1/а>(Сд — Скор) -гобр рассчитывают по формуле

(18)

значение(19)

(20)

2.5.3. Значение 7?_обр рассчитывают по формуле

п 2(Л    siп²р_д    ( ■ , tg ft, \*

1C (Mi-Mi) \ ^ Igft, / '

2.6. Показатели точности измерений 2.6.1. Погрешность измерения прямого сопротивления потерь г_пр с установленной вероятностью 0,95 приведена в табл. 2.

Таблица 2

.Пределы измерения значений гПр, Ом Диапазон частот кзмере- -ния, ГГи 1 Погрешность измерения, % 0,2—10,0 От 0,3 до 1,0 включ. ±25 0,2—10,0 Св. 1,0 > 5,0 » ±35 От 0,2 до 0,5 включ. 5,0—10 ±45 Св. 0,5 » 10',0 » 5,0—10 ±30

2.6.2. Погрешность измерения обратного сопротивления потерь (Гобр ) с установленной вероятностью 0,95 приведена в табл. 3.

Таблица 3

Пределы измерения зна- чениа 'обр-Ом Значение емкости диода, пФ Диапазон частот измерения, ГГи. Погрешность измерения, % .0,5—10 От 3,0 ДО 1,2 ВКЛЮЧ. От 0,3 ДО 1,0 включ. ± 15,0 Ю.5—10 Менее 1,2 до 0,5 » Св. 1,0 » 5,0 » ±25,0 '0,5—10 » 0,5 » О1,05 > » 5;0 » 10,0 » ±35,0

2.6.3. Погрешность измерения (Я₀6_Р ) находится в интервале ±35 % с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,3—10 ГГц, для значений R₀б_Р <5 кОм.

ГОСТ 19696.10—С. 9

Требования к погрешности измерения г_пр, г_обр , R₀б_Р для значений измеряемых параметров, не установленных в настоящем' стандарте, должны быть приведены в ТУ на диоды конкретных типов.

2.6.4. Пример расчета погрешности приведен в приложении 21

3. МЕТОД ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С ФИКСИРОВАННЫМ ЗОНДОМ'

3.1.    Принцип, условия и режим измерения

3.1.1.    Принцип измерения г_пр, г₀б_Р , R₀6p соответствует требованиям п. 2.1 и эквивалентности между частотой и линейной зависимостью фазы отраженного сигнала при измерении в режимах качания частоты и фиксированной частоты соответственно.

3.1.2.    Значения частоты измерения и напряжения смещения» при которых проводят измерения, должны быть приведены в ТУ на диоды конкретных типов.

Диапазон качания частоты определяется шириной полосы частот, необходимой для измерения заданных значений сопротивлений г_пр и г_обр, #_обр и наблюдения смещения минимума в режиме обратного смещения и XX относительно плоскости отсчета.

3.1.3.    Уровень СВЧ мощности, при котором проводят измерения, определяется панорамным измерителем коэффициента стоячей волны по напряжению и ослаблений.

3.2. Аппаратура

3.2.1. Измерения следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на черт. 3.

G/—генератор качающейся частоты, Е1—-ответвитель направленный; Е2, £4-^вентили ферритовые: £3—тройник ввода смещения; £6—камера диодная; £7—источник смещения; £3—индикатор КСВН и ослаблений; £5—тиния измерительная

Черт. 3

3.2.2.    Ответвитель направлений Е1 должен иметь переходное ослабление и направленность не менее 20 дБ.

3.2.3.    В индикаторе КСВН и ослаблений Е8 диапазон входных напряжений канала падающей волны 0,03—10 мВ. При этом уро-

1

^100%>