ГОСТ 19656.4-74 Диоды полупроводниковые СВЧ смесительные. Методы измерения потерь преобразования

ГОСТ 19656.4-74*
(СТ СЭВ 3408-81)

Группа Э29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЧ СМЕСИТЕЛЬНЫЕ

Методы измерения потерь преобразования

Semiconductor microwave mixer diodes.
Methods of measuring conversion losses

Дата введения 1975-07-01

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 29 марта 1974 г. N 753 срок введения установлен с 01.07.75

Проверен в 1987 г. Постановлением Госстандарта СССР от 20.04.87 N 1330 срок действия продлен до 01.07.92**

________________

** Ограничение срока действия снято постановлением Госстандарта СССР от 02.09.91 N 1413 (ИУС N 12, 1991 год). - .

* ПЕРЕИЗДАНИЕ (апрель 1988 г.) с Изменениями N 1, N 2, утвержденными в июле 1976 г., январе 1983 г.; Пост. N 387 от 25.01.83 (ИУС N 7-1976 г., ИУС N 5-1983 г.)

Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые диоды СВЧ смесительные и устанавливает в диапазоне частот от 0,3 до 78,3 ГГц методы измерения потерь преобразования :

дифференциальный метод;

метод амплитудной модуляции.

Методы измерений в диапазоне частот от 78,3 до 300 ГГц следует устанавливать в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.

Стандарт соответствует СТ СЭВ 3408-81 (см. справочное приложение 1) и Публикации МЭК 147-2К в части принципа измерения.

Общие требования при измерении должны соответствовать ГОСТ 19656.0-74 и настоящего стандарта.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД

Потери преобразования дифференциальным методом определяют измерением приращения выпрямленного среднего тока диода при соответствующем приращении СВЧ мощности сигнала на его входе.

1.1. Условия и режим измерения

1.1.1. Условия и режим измерения - по ГОСТ 19656.0-74.

1.1, 1.1.1. (Измененная редакция, Изм. N 2).

1.1.2. (Исключен, Изм. N 2).

1.2. Аппаратура

1.2.1. Измерение потерь преобразования проводят на установке, структурная схема которой приведена на черт.1.

- генератор СВЧ; - частотомер; - ферритовый вентиль; - переменный аттенюатор;
- переменный прецизионный аттенюатор; - измеритель мощности; - измерительная
диодная камера; , - резисторы нагрузки; - генератор постоянного тока;
- переключатель; - микроамперметр; - миллиамперметр.

Черт.1

1.2.2. Основные элементы, входящие в структурную схему, должны соответствовать следующим требованиям.

1.2-1.2.2. (Измененная редакция, Изм. N 2).

1.2.2.1. Переменный прецизионный аттенюатор должен иметь начальный участок шкалы от 0 до 10 дБ с ценой деления не более 0,1 дБ. Абсолютная погрешность установки ослабления должна находиться в пределах ±(0,01+0,005), где - устанавливаемое ослабление.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

1.2.2.2. Значения сопротивлений резисторов и выбирают из условия

,

где - внутреннее сопротивление микроамперметра ;

- среднее значение выходного сопротивления измеряемых диодов, при этом ;

- нагрузка диода по постоянному току.

Значение суммы сопротивлений должно быть установлено с относительной погрешностью в пределах ±1%.

1.2.2.3. Генератор постоянного тока должен обеспечивать компенсацию выпрямленного тока диода.

Выходное сопротивление генератора тока должно удовлетворять неравенству

.

Относительная нестабильность тока компенсации за 15 мин не должна выходить за пределы ±0,1%.

1.2.2.4. Измерительные приборы и должны иметь класс точности не хуже 1 и внутреннее сопротивление 10 Ом.

1.2.2.2-1.2.2.4. (Измененная редакция, Изм. N 2).

1.2.2.5. (Исключен, Изм. N 2).

1.3. Проведение измерения и обработка результатов

1.3.1. Устанавливают заданный по частоте режим измерения.

Прецизионный аттенюатор устанавливают на начальном участке шкалы на целое число делений в пределах 0,10,3.

С помощью аттенюатора устанавливают на входе диодной камеры заданный режим измерения по мощности .

1.3.2. Переключатель ставят в положение 1.

Измеряемый диод вставляют в измерительную диодную камеру.

Компенсируют выпрямленный ток диода до нулевого показания миллиамперметра . Затем переводят переключатель в положение 2 и доводят компенсацию до нуля по микроамперметру .

1.3.3. Увеличивают на уровень СВЧ мощности при помощи аттенюатора в пределах от 0,2 до 0,3 дБ и измеряют значение соответствующего выпрямленного тока .

1.3-1.3.3. (Измененная редакция, Изм. N 2).

1.3.4. Определяют потери преобразования в дБ по формуле

,

где .

(Введен дополнительно, Изм. N 2).

1.4. Показатели точности измерений

1.4.1. Погрешность измерения потерь преобразования в диапазоне частот от 0,3 до 37,5 ГГц должна быть в пределах ±9% с доверительной вероятностью 0,997. В диапазоне частот от 37,5 до 300 ГГц показатели точности измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.

1.4, 1.4.1. (Измененная редакция, Изм. N 2).

1.4.2. Расчет погрешности измерения потерь преобразования приведен в справочном приложении 2.

(Введен дополнительно, Изм. N 2).

2. МЕТОД АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ

Потери преобразования методом амплитудной модуляции определяют измерением напряжения промежуточной частоты (частоты модуляции) на нагрузке диода и среднего значения падающей на диод СВЧ мощности при известном значении коэффициента модуляции.

2.1. Условия и режим измерения

2.1.1. Условия и режим измерения - по ГОСТ 19656.0-74.

2.1.2. (Исключен, Изм. N 2).

2.2. Аппаратура

2.2.1. Измерение потерь преобразования проводят на установке, структурная схема которой приведена на черт.2.

- генератор СВЧ; - частотомер; - вентили; - модулятор; - аттенюатор;
- измеритель мощности; - измерительная диодная камера;
- блок нагрузок; - милливольтметр.

Черт.2

2.2, 2.2.1. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2.2.2. Основные элементы, входящие в структурную схему, должны соответствовать следующим требованиям.

2.2.2.1. Модулятор , модулирующий падающую СВЧ волну по амплитуде, должен иметь следующие характеристики:

значение коэффициента модуляции по напряжению модулятора не должно выходить за пределы 0,040,12, относительная погрешность измерения коэффициента модуляции не должна выходить за пределы ±4%;

частота модуляции должна находиться в диапазоне от 10 Гц до 20 кГц;

относительная нестабильность частоты модуляции не должна, выходить за пределы ±2%;

форма модуляционной кривой - синусоида.

2.2.2.2. Блок нагрузок должен обеспечивать нагрузки диода по переменному (на частоте модуляции) току и постоянному току , при этом , где - среднее значение выходного сопротивления измеряемых диодов.

Выбранные значения сопротивлений должны быть известны с относительной погрешностью в пределах ±1%.

2.2.2.3. Милливольтметр переменного тока должен измерять действующее напряжение на частоте модуляции при сопротивлении нагрузки диода . Класс точности милливольтметра - не хуже 1,5.

2.2.2.1-2.2.2.3. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2.2.2.4. (Исключен, Изм. N 2).

2.3. Проведение измерения

2.3.1. Устанавливают заданный по частоте режим измерения. На входе измерительной диодной камеры при помощи аттенюатора при работающем модуляторе устанавливают заданное значение мощности .

2.3.2. В измерительную диодную камеру вставляют измеряемый диод и по милливольтметру отмечают значение напряжения .

2.3.3. Определяют потери преобразования в дБ по формуле

.

(Введен дополнительно, Изм. N 2).

2.4. Показатели точности измерений

2.4.1. Погрешность измерения потерь преобразования в диапазоне частот от 0,3 до 37,5 ГГц должна быть в пределах ±12% с доверительной вероятностью 0,997. В диапазоне частот от 37,5 до 300 ГГц пределы погрешности должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.

2.4, 2.4.1. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2.4.2. Расчет погрешности измерения потерь преобразования приведен в справочном приложении 2.

(Введен дополнительно, Изм. N 2).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ ГОСТ 19656.4-74
СТ СЭВ 3408-81

ГОСТ 19656.4-74 соответствует разд.5 и 6 СТ СЭВ 3408-81.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

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

1. Дифференциальный метод

1.1. Потери преобразования в относительных единицах (см. настоящий стандарт) рассчитывают по формуле

, (1)

где .

Если принять, что , где - устанавливаемое при помощи аттенюатора калиброванное изменение уровня мощности (в относительных единицах), и установить , то формула (1) принимает вид

. (2)

Логарифмируем формулу (2) и после почленного дифференцирования с заменой дифференциалов приращениями получаем

. (3)

При дифференцировании формулы (2) считаем постоянной величиной, так как погрешность установки калиброванного приращения ничтожно мала.

1.2. Из формулы (3) следует, что искомая погрешность равна

, (4)

где - погрешность измерения уровня СВЧ мощности;

- погрешность измерения приращения выпрямленного тока;

- погрешность установления значения суммы сопротивлений.

.

1.3. Погрешность (см. ГОСТ 19656.0-74) для уровней мощности 10-5·10 Вт (что соответствует режимам измерений смесительных диодов) равна ±7%.

1.4. Погрешность вычисляют по формуле

, (5)

где - погрешность измерения первого значения тока в середине шкалы прибора класса 1,0, равная ±2%;

- погрешность измерения второго значения тока на конце шкалы прибора класса 1,0, равная ±1%.

Подставив в формулу (5) значения и , получаем 2,2%.

1.5. Погрешность в соответствии с требованиями стандарта равна ±1%.

1.6. Подставив в формулу (4) значения , и , получаем ±8,4%. Принимаем равной ±9%.

2. Метод амплитудной модуляции

2.1. Потери преобразования в относительных единицах (см. настоящий стандарт) рассчитывают по формуле

. (6)

Логарифмируем формулу (6) и после почленного дифференцирования с заменой дифференциалов приращениями получаем

. (7)

2.2. Из формулы (7) следует, что искомая погрешность равна

, (8)

где - погрешность определения коэффициента модуляции;

- погрешность определения нагрузки диода по переменному току;

- погрешность измерения уровня СВЧ мощности;

- погрешность показания милливольтметра.

2.3. Погрешность для механического модулятора поляризационного типа принимаем (см. справочное приложение 3) равной ±4%.

2.4. Расчет погрешности определения коэффициента модуляции поляризационного модулятора приведен в справочном приложении 3.

2.5. Погрешность в соответствии с требованиями настоящего стандарта равна ±1%.

2.6. Погрешность (см. ГОСТ 19656.0-74) равна ±7%.

2.7. Погрешность милливольтметра класса 1,5 при измерении напряжения в середине шкалы прибора равна ±3%.

2.8. Подставляя в формулу (8) значения , , и , получаем ±12%.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное

РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОДУЛЯЦИИ
ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО МОДУЛЯТОРА

1. Кривую модуляции СВЧ мощности, создаваемой поляризационным модулятором, можно считать синусоидой. Поэтому модуляции можно определять по двум точкам модуляционной кривой (максимальному и минимальному значениям СВЧ мощности на выходе модулятора).

2. Для повышения точности измерения рекомендуется к выходу аттенюатора (см. черт.2 настоящего стандарта) присоединить измерительную линию, нагруженную на согласованную нагрузку (с 1,05). Детектор зонда измерительной линии должен работать в квадратичном режиме.

Микроамперметр измерительной линии должен иметь класс не хуже 1,0 и число шкалы не менее 100.

3. Коэффициент модуляции рассчитывают по формуле

, (1)

где , - максимальное и минимальное показания микроамперметра при поворачивании модулятора от руки.

4. Дифференцируя формулу (1), получаем (после проведения преобразований и замены дифференциалов приращениями)

. (2)

5. Из формулы (2) следует, что искомая погрешность равна

, (3)

где и - погрешности отсчета по микроамперметру и соответственно. Эти погрешности зависят от того, в какой части шкалы прибора проводят измерения.

5.1. Для уменьшения погрешности измерения значений рекомендуется проводить в конце шкалы микроамперметра. При этом следует устанавливать (при помощи аттенюатора) значение на самом конце шкалы, т.е. должна быть равна 100 дел.

Таким образом, для определения достаточно измерить одно (минимальное) значение .

5.2. Погрешность установления 100 дел. по микроамперметру класса 1,0 равна ±1%.

Погрешность измерения вычисляют по формуле

, %. (4)

6. Подставляя в формулу (3) значения , и , получаем

, (5)

где под подразумевают .

Погрешности, рассчитанные по формуле (5) для некоторых конкретных значений , сведены в таблицу.

Из таблицы видно, что погрешность определения коэффициента модуляции поляризационного модулятора не превышает ±4% при значениях в интервале 0,11-0,12.

Примечание. Для исключения влияния на результат измерения нестабильности уровня СВЧ мощности во время измерения следует следить за постоянством значения (100 дел.), а измерение проводить несколько раз и находить среднее арифметическое значение этой величины.

Электронный текст документа

и сверен по:

Диоды полупроводниковые СВЧ.

Методы измерения электрических

параметров: Сб. ГОСТов. -

М.: Издательство стандартов, 1989