УДК 621.382.2.083.8 : 006.354    Группа    Э29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЧ СМЕСИТЕЛЬНЫЕ

Методы измерения нормированного

коэффициента шума

Semiconductor UHF mixer diodes. Measurement methods of standard overall noise figure

ОКП 62 1810

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 29 марта S974 г. № 753 срок введения установлен

с 01.07.75

Проверен в 1983 г. Постановлением Госстандарта от 30.05.83 № 2391 срок действия продлен

до 01.07.88

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые смесительные диоды СВЧ и устанавливает в диапазоне частот от 0,3 до 78,3 ГГц 2-го метода измерения нормированного коэффициента шума F_n0рм:

метод шумового генератора;

метод определения /дюрм ло измеренным значениям потерь преобразования и шумового отношения.

Стандарт соответствует полностью СТ СЭВ 3997—83 и Публикации МЭК 147—2К в части принципа измерения.

Общие требования при измерении и требования 'безопасности — по ГОСТ 19656.0-74.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

1. МЕТОД ШУМОВОГО ГЕНЕРАТОРА

1.1.    Принцип и режим измерения

1.1.1.    Принцип измерения основан на определении нормированного коэффициента шума при включении смесительного диода в качестве преобразователя на входе су.пергетеродинного (Приемника, коэффициент шума усилителя промежуточной частоты которого, а также мощность генератора шума, подаваемая на вход приемника, известны.

ГОСТ 19656.6-74 Стр. 2

1.1.2.    Режим измерения (уровень СВЧ мощности, длина волны или частота, на которой проводят измерения, сопротивление нагрузки диода ло постоянному току, промежуточная частота и требования к измерительной камере) должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.

1.2.    Аппаратура

I.2.I. Нормированный коэффициент шума следует измерять на установке, схема которой приведена на чертеже.

1.2.2.    Фильтр СВЧ ZW, обеспечивающий подавление шумов генератора G\V I на частотах измерения до 17,78 ГГц, должен удовлетворять следующим требованиям:

рабочая частота должна быть равна частоте измерения f₀;

полоса пропускания 2Af\ на уровне 25 дБ от вершины его частотной характеристики должна 'быть не более 2f_a4(f_n4 — промежуточная частота);

полоса пропускания 2Д/₂ на уровне 0,5 дБ от вершины его частной характеристики должна удовлетворять условию

2Д/, >0,4(2*/,).

При использовании других устройств, обеспечивающих подавление шумов генератора GW1 на частотах измерения свыше 17,78 до 78,3 ГГц, погрешность измерения нормированного коэффициента шума должна быть в пределах, указанных в и. 1.5.

1.2.3.    Генератор шума GW2 должен удовлетворять следующим требованиям:

спектральная плотность /мощности шума G должна быть не менее 40 кТ₀ (где /с = 1,38 • 10—²³ Дж/К, Т₀ = 293 К) или не менее 40 единиц для относительной спектральной плотности шума;

37

Стр. 3 ГОСТ 19656.6-74

погрешность определения спектральной плотности мощности шума должна быть в пределах ±0,3 дБ;

рабочая полоса частот должна перекрывать диапазон частот от /о — fач до /о+/пч, где /о — значение частоты генератора GW1, на которой проводят измерения;

неравномерность спектральной плотности мощности шума в рабочей полосе частот должна быть в пределах ±0,1 дБ.

Коэффициент стоячей волны по напряжению выхода генератора как в включенном, так и в выключенном состоянии должен быть не более 1,25.

1.2.4.    Прецизионный аттенюатор WU2 в диапазоне частот от 0,3 до 37,5 ГГц должен удовлетворять следующим требованиям:

КСВН входа и выхода должен быть не более 1, 2; максимальное ослабление должно быть не менее 30 дБ; погрешность отсчета вносимого ослабления должна быть в пределах ±(0,01+0,005/4), где А—устанавливаемое значение ослабления.

В диапазоне частот свыше 37,5 до 300 ГГц пределы погрешности отсчета вносимого ослабления должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.

1.2.5.    Направленный ответвитель Е должен удовлетворять следующим требованиям:

направленность должна быть не менее 20 дБ; переходное ослабление должно обеспечивать подачу номинального уровня СВЧ мощности Р₀ от генератора GW1 и уровня мощности шума от генератора шума GW2 на вход измерительной диодной камеры XW.

1.2.6.    СВЧ тракт от генератора шума GW2 до измерительной диодной камеры XW должен быть прокалиброван .по ослаблению на частотах /₀+/пч и /о —/пч. Значения ослаблений на этих частотах Г\ и г₂ (в относительных единицах) должны быть установлены с погрешностью в пределах ±0,2 дБ. При калибровке тракта аттенюатор WU2 должен иметь показание, соответствующее минимальному ослаблению.

1.2.7.    Усилитель промежуточной частоты А должен удовлетворять следующим требованиям:

рабочая частота должна соответствовать промежуточной частоте /_пч;

полоса пропускания должна быть не более 0,1 /_пч; входное сопротивление по постоянному току должно быть равно нагрузке диода по постоянному току и установлено с погрешностью в пределах ±1%;

схема трансформации на входе должна обеспечивать согласование выходных сопротивлений проверяемых диодов г_вых со входом усилителя;

38

ГОСТ 19656.6-74 Стр. 4

коэффициент шума во всем диапазоне гвых проверяемых диодов должен быть равен 1,5 дБ и определен с погрешностью в пределах ±0,3 дБ;

коэффициент усиления должен быть не менее 50 дБ с плавной регулировкой не менее 6 дБ;

относительная нестабильность коэффициента усиления должна быть в пределах ±2%;

выходной каскад должен иметь детектор с «квадратичной характеристикой, отклонение от квадратичпости которой в динамическом диапазоне 15 дБ должно быть в пределах ±2%;

индикаторным прибор на выходе должен иметь класс точности не ниже 1,0.

1.3. Проведение измерения

1.3.1.    Измерение проводят двумя способами: способом удваивания выходной мощности и способом двух отсчетов.

1.3.2.    Способ удваивания выходной мощности

1.3.2.1.    При выключенном генераторе шума GW2 устанавливают заданный режим измерения:    рабочую    частоту    и СВЧ мощ

ность на входе измерительной диодной камеры XW.

1.3.2.2.    В измерительную диодную камеру XW устанавливают •проверяемый диод и при включенном генераторе шума GW2 с помощью трансформатора на входе усилителя А .получают максимальное показание его индикаторного прибора.

Выключают генератор шума и регулировкой усилителя А устанавливают показание его индикаторного прибора на участке от трети до половины его шкалы.

1.3.2.3.    Включают генератор шума GW2 и аттенюатором WU2 устанавливают при этом же усилении усилителя А удвоенное показание его индикаторного прибора.

Примечание. Допускается использование прецизионного аттенюатора с ослаблением 3 дБ в тракте усилителя А. При этом включают GW2, вводят ослабление 3 дБ в тракте усилителя А, аттенюатором VVU2 добиваются первоначального показания индикаторного прибора усилителя.

1.3.2.4.    Определяют значение ослабления dwu2, вносимого аттенюатором WU2 в СВЧ тракт.

1.3.3. Способ двух отсчетов

1.3.3.1.    При использовании этого способа аттенюатор WU2 исключают из функциональной схемы или его наличие учитывают при калибровке участка СВЧ тракта от GW2 до XW.

1.3.3.2.    При выключенном генераторе шума GW2 устанавливают заданный режим измерения: рабочую частоту и СВЧ мощность на входе XW.

1.3.3.3.    В измерительную диодную камеру XW устанавливают проверяемый диод и при включенном генераторе шума GW2 с «помощью трансформатора на входе усилителя А получают максимальное значение его индикаторного прибора.

39

Выключают генератор шума и регулировкой усиления усилителя А устанавливают показание его индикаторного прибора а_ь равное одной трети шкалы.

1.3.3.4.    Включают генератор шума GW2 и при том же усилении усилителя А отмечают показание а₂ <по индикаторному прибору усилителя.

Примечания:

1.    Допускается использование прецизионного аттенюатора в тракте усилителя А. При этом включают генератор шума GW2, при помощи аттенюатора в тракте усилителя А получают первоначальное показание aj и измеряют изменение его ослабления а в относительных единицах.

2.    Допускается измерение по методу шумового генератора общего (ненормированного) и коэффициента шума Fобщ приемного устройства при использовании усилителя А с коэффициентом шума F_yn4t не равным 1,5 дБ с последующим пересчетом его значения в значение нормированного коэффициента шума диода Fнорм-

1.4.    О б р а б о т к а результатов

1.4.1. При измерении способом удваивания выходной мощности вычисляют нормированный коэффициент шума F_HOp.w в относительных единицах >по формуле (1) .тгри г_и не равном г₂, или по формуле (2) при г! = г₂=г

\ г2 ) г 1«В«Ф2	(1)
Р _ 2 (0-1) ■•норм > ''•«tot*	(2)

где G — относительная спектральная плотность мощности шума генератора GW2 в относительных единицах; показание аттенюатора WU2, переведенное в относительные единицы;

Г\—значение ослабления СВЧ тракта на частоте /₀4-/_Пч в относительных единицах; г₂ — значение ослабления СВЧ тракта на частоте /о — /пч в относительных единицах.

1.4.2. При измерении способом двух отсчетов вычисляют нормированный коэффициент шума F_n0VH в относительных единицах по формуле (3)

где а\ и а₂ — показания индикаторного прибора усилителя А в относительных единицах.

40

ГОСТ 19656.6-74 Стр. 6

При использовании (прецизионного аттенюатора в тракте усилителя промежуточной частоты вычисляют нормированный коэффициент цгума Fнорм

по формуле (4)

(4)

где а — показание аттенюатора в тракте усилителя Л в относительных единицах.

1.4.3. При измерении по методу шумового генератора общего коэффициента шума вычисляют нормированный коэффициент шума по формуле (5)

,общ \Fупч 1»41)*1_Прб»    (^)

где /^;оощ—общий коэффициент шума в относительных единицах;

Fупч—коэффициент шума используемого усилителя, определенный с погрешностью в пределах ±0,3 дБ, в относительных единицах;

£прб —потери преобразования проверяемого диода, определенные по ГОСТ 19656.4-74 и переведенные в относительные единицы.

При использовании компенсации шумов усилителя (F_yn4= 1) в результате измерений и последующих вычислений в соответствии с пп. 1.4.1 и 1.4.2 получают коэффициент шума смесителя F_CM = L_np6 Nщ и нормированный коэффициент шума F,,_opM вычисляют по формуле (6)

^-=^+0,41 /.„_р6,    ((')

где Fсм — коэффициент шума смесителя в относительных единицах.

1.5. Показатели точности измерений

1.5.1.    Погрешность измерения нормированного коэффициента шума в диапазоне частот от 0,3 до 37,5 ГГц не должна выходить за пределы ±20% с доверительной вероятностью 0,997.

В диапазоне частот выше 37,5 до 78,3 ГГц (показатели точности измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.

1.5.2.    Расчет показателей точности измерения нормированного коэффициента шума приведен в обязательном приложении 2.

2. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМИРОВАННОГО КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА ПО ИЗМЕРЕННЫМ ЗНАЧЕНИЯМ ПОТЕРЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ШУМОВОГО ОТНОШЕНИЯ

2.1.    Принцип и режим измерения

2.1.1.    Принцип измерения основан на определении коэффициента шума Г_1!0р_М путем измерения потерь преобразования 1_пРб

41

Стр. 7 ГОСТ 19656.6-74

по ГОСТ 19656.4-74 и шумового отношения N_m или N_mX по ГОСТ

19656.5— 74.

2.1.2.    Режим измерения Ь_ирц и N_m(N_ml)—по ГОСТ 19656.4-74 и ГОСТ 19656.5-74.

2.2.    Аппаратура—,по ГОСТ 19656.4-74 и ГОСТ 19656.5-74.

2.3.    Проведение измерения — по ГОСТ 19656.4-74 и ГОСТ

19656.5— 74.

2.4.    Обработка результатов

2.4.1.    Нормированный .коэффициент шума Г_норм в относительных единицах вычисляют по формуле (7) или в децибелах по формуле (8)

Fноры ⁼ £|фб^-('Чи+0,41),    (7)

где L_aРб —потери преобразования в относительных единицах; (Ami) ^— шумовое отношение в относительных единицах.

F1ш>ри=+прб+ 10lg (Л+ + 0,41),    (8)

где L_nP6 — потери (преобразования, дБ.

2.5.    Показатели точности измерений

2.5.1.    Погрешность измерения нормированного коэффициента шума в диапазоне частот от 0,3 до 37,5 ГГц не должна выходить за пределы ±25% с доверительной вероятностью 0,997.

В диапазоне частот свыше 37,5 до 300 ГГц 'показатели точности измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.

2.5.2.    Расчет погрешности измерения нормированного коэффициента шума приведен в обязательном приложении 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ I Справочное

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ ГОСТ 19656.5-74 СТ СЭВ 3997—83

ГОСТ 19656.6-74 соответствует разд. 2 и 3 СТ СЭВ 3997—83.

42

1

Издание официальное    Перепечатка    воспрещена

★

2

Переиздание (октябрь 1984 г.) с Изменениями № /, 2, утвержденными в июне 1976 г.; в июне 1984 г., Пост. № 1946 по 15.06.84 (ИУС 7—76, 9—84).

36