УДИ 621.382.2.083.8: 006.354    Группа    Э29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЧ СМЕСИТЕЛЬНЫЕ И ДЕТЕКТОРНЫЕ

Методы измерения шумового отношения

Semiconductor UHF mixer and detector diodes. Measurement methods of output noise ratio

ОКП 62 I860

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 29 марта 1974 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 диоды СВЧ смесительные и детекторные и устанавливает 2 метода измерения шумового отношения три возбуждении диода:

СВЧ мощностью (в диапазоне 'частот от 0,3 до 78,3 ГГц) iV_m;

постоянным током N_mi.

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. № 1).

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ N_m ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ ДИОДА СВЧ МОЩНОСТЬЮ

1.1.    Принцип и режим измерения

1.1.1.    Принцип измерения основан на сравнении мощности шума проверяемого диода, находящегося в рабочем режиме, с мощностью теплового шума резистора, сопротивление которого равно выходному сопротивлению диода г_ВЫх, значение которого определяют по ГОСТ 19656.3-74.

ГОСТ 19656.5-74 Стр. 2

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

1.2.    Ант ар ату р а

1.2.1. Шумовое отношение следует измерять на установке, схема которой приведена на черт. 1.

GW—генератор СВЧ мощности; PF—частотомер; 1FS—вентиль;    фильтр    СВЧ    или другое устройство, обеспечивающее подавление шумов генератора GW; WV—переменный аттенюатор; S—переключатель СВЧ; РW—измеритель мощности; ХВ?'—измерительная диодная камера с диодом; Л—усилитель промежуточной частоты; R— набор калибровочных резисторов Черт. 1

1.2.2.    Фильтр СВЧ ZW, обеспечивающий -подавление шумов генератора GW на частотах измерения до 17,78 ГГц, должен удовлетворять следующим требованиям:

рабочая частота должна быть равна частоте измерения;

«полоса пропускания 2Afi на уровне 25 дБ от вершины его частотной характеристики должна быть не более 2f_n4 (/_пч—промежуточная частота);

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

2Д/_а >0,4 (2ДА),

коэффициент стоячей волны по напряжению /Сети в полосе пропускания должен быть не'более 1,2.

При использовании других устройств, обеспечивающих подавление шумов генератора GW на частотах измерения свыше 17,78 до 78,3 ГГц, погрешность измерения шумового отношения должна быть в пределах, указанных в п. 1.5.

1.2.3.    Усилитель промежуточной частоты А должен удовлетворять следующим требованиям:

рабочая частота должна соответствовать промежуточной частоте f_m;

полоса пропускания должна быть не более 0,1 f_m;

27

эквивалентное шумовое сопротивление /?_А, (приведенное ко входу усилителя, должно быть не более 600 Ом;

входное сопротивление на промежуточной частоте /?_Вх должно удовлетворять условию

Rsx    шах

где г_Вых шах — максимальное возможное значение выходного сопротивления проверяемых диодов.

Входное сопротивление по постоянному току должно быть равно сопротивлению нагрузки диода по постоянному току и установлено с погрешностью в пределах ±1%;

параметры регулируемого входного контура должны обеспечивать настройку з резонанс с включенным диодом на частоте f_n4 в диапазоне значений реактивной составляющей выходного сопротивления проверяемого диода;

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 квадратичности которой должна быть в пределах ±2%;

индикаторный прибор на входе должен иметь класс точности не ниже 1,0;

переключатель на выходе усилителя должен обеспечивать постоянное 'короткое замыкание входной цепи, за исключением моментов калибровки и измерения.

1.2.4. Калибровочные резисторы, входящие в набор /?, должны удовлетворять следующим требованиям:

номинальные значения сопротивлений резисторов должны перекрывать через 50—100 Ом весь диапазон значений от

Гвых min * min ДО Г_{вых тах} • N_m max» 'ГДе Г_выхт1_П И Г_выхтах МИНИ-

(мальное и максимальное значения выходных сопротивлений проверяемых диодов в партии, Afmmin и N_mтах— минимальное и максимальное значения их шумового отношения;

погрешность определения значений активных сопротивлений Як&л резисторов должна быть в пределах ±1%;

значение индуктивного сопротивления на промежуточной частоте должно быть не более 0,01 R_Ky

геометрические размеры резисторов должны обеспечивать их включение в измерительную диодную камеру XW вместо проверяемых диодов.

1.3. Проведение измерений

1.3.1. Замыкают накоротко вход усилителя А и отмечают .показание его индикаторного прибора а_Кз* Изменяя усиление усили-

28

ГОСТ 19656.5-74 Стр. 4

теля, рекомендуется устанавливать по индикаторному прибору целое число делений а_кз на одной трети шкалы 'прибора. Значение необходимо поддерживать плавной регулировкой усиления в течение всего периода измерений.

1.3.2.    В измерительную диодную камеру XW вставляют калибровочный резистор из набора Я, номинальное значение сопротивления которого близко к значению г_ВЫх шах • шах и открывают вход усилителя. Регулировкой входного контура усилителя добиваются максимального показания его индикаторного прибора. Поочередно вставляя в камеру XW остальные резисторы из набора, фиксируют .показания ai, ct2, аз... ^ап для каждого значения /?_Кал.

1.3.3.    Строят график зависимости а = ф(Якал)*

1.3.4.    Режим измерения устанавливают в соответствии с п. 1.1.2.

1.3.5.    В измерительную диодную камеру XW вставляют проверяемый диод, открывают вход усилителя и фиксируют показания а_д. По графику а = ф(Як.₁5 ) находят значение эквивалентного шумового сопротивления диода Яш_д, соответствующее показанию а_д.

1.4.    Обработка результатов

1.4.1.    Шумовое отношение N_m в относительных единицах определяют по формуле

ДГ _ _^д , ^iVui—    >

^г вых

где Яшд —'Эквивалентное шумовое сопротивление диода, Ом;

г_вых — выходное сопротивление диода, Ом.

На частотах свыше 17,78 ГГц допускается измерение Аш Другими методами, при этом погрешность измерения не должна превышать указанную в я. 1.5.

1.5.    Показатели точности измерений

1.5.1.    Погрешность измерения шумового отношения в диапазоне частот от 0,3 до 37,5 ГГц не должна выходить за пределы ±20% с доверительной вероятностью 0,997; в диапазоне частот свыше 37,5 до 300 ГГц показатели точности измерения шумового отношения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.

1.5.2.    Расчет показателей точности измерения шумового отношения приведен в обязательном приложении 2.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ Л^гш1 ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ ДИОДА ПОСТОЯННЫМ

ТОКОМ

2.1.    Принцип и режим измерения

2.1.1.    Принцип измерения основан на сравнении мощности шума проверяемого диода, находящегося в заданном режиме с мощ-

29

ностью теплового шума резистора, сопротивление которого равно дифференциальному сопротивлению диода г_диф, значение которого определяют по ГОСТ 18986.14-75.

2.1.2.    Режим измерения (значение .постоянного прямого тока смещения, частота f_1I3M и полоса частот Af_1I3M, в которой регистрируют уровень шума) должен соответствовать установленному в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.

2.2.    Аппаратура

2.2.1. Шумовое отношение следует измерять на установке, схема которой приведена на черт. 2.

X—контактное устройство с проверяемым диодом; У?— набор калибровочных резисторов; РУ?—измеритель сопротивления, Е—распределительный блок. О—источник постоянного тока смещения; Л—усилитель

Черт. 2

2.2.2.    Контактное устройство X, обеспечивающее подключение проверяемого диода, должно удовлетворять следующим требованиям:

переходное сопротивление контактов должно быть не более 0,05 Ом;

экран контактного устройства должен обеспечивать отсутствие помех на выходном приборе усилителя А при его калибровке и проведении измерений.

2.2.3.    Калибровочные резисторы, входящие в набор R, должны удовлетворять следующим требованиям:

номинальные значения сопротивлений резисторов должны перекрывать через 50—100 Ом весь диапазон значений от

Гдиф min ' Nml min ДО ^гдиф max * ^ш1 ша\> ГДе Гдиф min И Гд_Иф max    МИНИ-

мальное и максимальное значения дифференциальных сопротивлений проверяемых диодов в (партии, N_mimtn и Ami max—минимальное и максимальное значения их шумового отношения;

погрешность определения значений активных сопротивлений /?_Кл8 резисторов должна быть в .пределах ±1%;

30

ГОСТ 19656.5-74 Стр. 6

значение индуктивного сопротивления на частоте измерения /изм должно быть не 'более 0,01 /?_Клз;

геометрические размеры резисторов должны обеспечивать их включение в контактное устройство X вместо (проверяемых диодов.

2.2.4.    Схема PR измерения г_диф должна соответствовать требованиям ГОСТ 19656.8-74.

2.2.5.    Распределительный блок Е, предназначенный для поочередного подключения проверяемого диода к усилителю Лик схеме измерения г_ДИф, должен в любом подключении обеспечивать подачу прямого тока смещения на проверяемый диод от источника G.

2.2.6.    Источник постоянного тока смещения G должен удовлетворять следующим требованиям:

должна быть обеспечена плавная регулировка тока смещения от нулевого до заданного значения;

погрешность установления и поддержания тока смещения должна быть в пределах ±10%;

стабильность тока смещения должна обеспечивать отсутствие помех на выходном приборе усилителя А при его калибровке и проведении измерений; при измерении N_m\ в низкочастотном диапазоне рекомендуется использование гальванических элементов.

2.2.7.    Усилитель должен удовлетворять следующим требова* ниям:

рабочая частота и полоса пропускания должны соответствовать значениям по п. 2.1.2;

эквивалентное шумовое сопротивление У?_А, приведенное ко входу усилителя, должно быть не более 600 Ом;

входное сопротивление R_Bx на частоте /изм должно удовлетворять условию

Rbx ^20 /*диф п ах >    (1)

где г_Дифтах — максимальное значение дифференциального сопротивления проверяемых диодов; коэффициент усиления должен быть не менее 50 дБ с плавной регулировкой не менее 6 дБ;

относительная нестабильность коэффициента усиления долж* на быть в пределах ±2%*;

выходной каскад должен иметь детектор с квадратичной характеристикой, отклонение от квадратичное™ которой должно быть в пределах ±2%;

индикаторный прибор на выходе должен иметь класс точности не ниже 1,0;

31

Стр. 7 ГОСТ 19656.5-74

переключатель на входе усилителя должен обеспечивать постоянное короткое замыкание входной цепи, за исключением моментов калибровки и измерения.

Примечание. Допускается использование усилителя с линейной амплитудной характеристикой В этом случае при построении графика по п. 2.3.4 значение а возводят в квадрат и используют зависимость а²=ф (#кл$)-

2.3. Проведение измерений

2.3.1.    Замыкают накоротко вход усилителя А и отмечают показание его индикаторного прибора а_кз. Рекомендуется, изменяя усиление усилителя, устанавливать по индикаторному прибору целое число делений а_кз на одной трети шкалы прибора. Значение с&ьз необходимо поддерживать плавной регулировкой усиления в течение всего периода измерений.

2.3.2.    С помощью распределительного блока Е подключают контактное устройство X ко входу усилителя А.

2.3.3.    В контактное устройство X поочередно устанавливают калибровочные резисторы из набора R и, открывая вход усилителя, по его выходному прибору отмечают показания си, аг, аз... а_п для каждого значения /?_клг.

2.3.4.    Строят график зависимости а = ф(^_г.ло ).

2.3.5.    В контактное устройство X помещают проверяемый диод и, плавно увеличивая значение прямого тока смещения, устанавливают заданный режим по постоянному току в соответствии с п. 2.1.2.

2.3.6.    Открывают вход усилителя и фиксируют показание а_д.

2.3.7.    Замыкают накоротко вход усилителя и с помощью распределительного блока Е, подключают проверяемый диод к схеме PR для измерения г_ДИф. Проводят измерение г_ДИф в соответствии с ГОСТ 19656.8-74.

2.3.8.    По графику а = ф(/?:п1о) находят значение эквивалентного шумового сопротивления диода /?_шд, соответствующее показанию а_д.

2.4.    Обработка результатов

2.4.1.    Вычисляют шумовое отношение УУ_Ш1 в относительных единицах по формуле

(2)

^ГДиф

где Гдцф — дифференциальное сопротивление диода, Ом;

R_m„ — эквивалентное шумовое сопротивление диода, Ом.

2.5.    Показатели точности измерений

2.5.1.    Погрешность измерения шумового отношения не должна выходить за пределы ±20% с доверительной вероятностью 0,997.

2.5.2.    Расчет .показателей точности измерения шумового отношения приведен в обязательном приложении 2.

32

ГОСТ 19656.5-74 Стр. 8

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ ГОСТ 19656.5-74 |СТ СЭВ 3997—63)

Разд. 1 ГОСТ 19656.5-74 соответствует разд. 1 СТ СЭВ 3997—83.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Обязательное

РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕН ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВОГО ОТНОШЕНИЯ

При расчете погрешности принят -нормальный закон распределения составляющих погрешности и суммарной погрешности.

1. Метод измерения А^тш при возбуждении диода СВЧ мощностью.

1.1. Шумовое отношение N_m в относительных единицах вычисляют по формуле

0)

^г в их

где г_ЕНХ —определяют по ГОСТ 19656.3—74, а Яшд — по графику а=ф (#_кл5) на линейном его участке, как показано стрелкой на чертеже.

1.2. Интервал погрешности измерения 6N_m с доверительной вероятностью

0,997 определяют по формуле    _

§дг_щ_ -р ]/" (8/?_Шд)²+(8г_вых)²    .    (2)

33

ГОСТ 19656.5-74 Стр. 10

1.7. Погрешность дг_в ых в соответствии с ГОСТ 19656.3-74 должна быть в пределах ±10%.

1 8. После подстановки выражения (8) и значения бг_вых в формулу (2) получаем искомую погрешность

Из выражения (9) следует, что погрешность 6N_m монотонно увеличивается, если измеряемые значения а_д приближаются к а_кз, что имеет место при малых значениях выходного сопротивления диода г_вых. При этом степень нарастания 6Л+ увеличивается при уменьшении угла ср (чертеж), т. е. при увеличении значения R_a-

В таблице приведены значения бN_m, которые должны иметь место при измерении N_m диодов с Nш —1 и разными г_вых на установках с усилителем, Ra которого равно 600 Ом (что определяет наклон графика), и при а_кз=30 дел.

При N_m — l д=лв ы х» что позволяет непосредственно определить по графику зависимости а=ф (Я_Клс) значения а_д при различных г_вых-

'вых. 0м	V дел	5*шд	алш. к
150	37	18	20,5
200	40	14,5	17,6
300	45	11,2	15,0
400	50	9,5	13,8
500	55	8,65	13,2
600	60	7,9	12,9

Значение 6Л+ практически остается неизменным для значений в интервале от 0,8 до 1,2. Из таблицы следует, что для значений г_ВЫх более 150 Ом погрешность измерения шумового отношения должна быть в пределах ±20%.

2. Метод измерения N_mi при возбуждении диода постоянным током.

2.1. Расчет показателей точности измерения проводят в соответствии с разд. I настоящего приложения, заменив обозначения:

Nui на jVuii, Гвых НЗ Гдиф, бг_Вых НЭ бГдиф.

Так как погрешность измерения дифференциального сопротивления по ГОСТ 19656.8-74 должна быть в пределах ±7%, то погрешность измерения шумового отношения не должна выходить за пределы ±20%.

35

1

Издание официальное    Перепечатка воспрещена

★

2

Переиздание (октябрь 1984 г.) с Изменением № 1. атвержденным в июне 1984 г,; Пост № 1946 от 15.06.84 (ИУС9—84).