ГОСТ 8.334-78 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерители коэффициента шума транзисторов и приемников СВЧ диапазона. Методы и средства поверки

ГОСТ 8.334-78

Группа Т88.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Государственная система обеспечения единства измерений

ИЗМЕРИТЕЛИ КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА ТРАНЗИСТОРОВ
И ПРИЕМНИКОВ СВЧ ДИАПАЗОНА

Методы и средства поверки

State system for ensuring the uniformity of measurements.
Noise Figure Meters of UHF Transistors and Receivers.
Methods and means of verifications

РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам (Госстандарт)

ИСПОЛНИТЕЛЬ

В.В.Медведев

ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам

Член Госстандарта В.И.Кипаренко

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 22 декабря 1978 года N 3411

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 22 декабря 1978 года N 3411 срок введения установлен

в части поверки в диапазоне частот 0,002-12,05 ГГц с 01.01.81

в части поверки в диапазоне частот 12,05-37,5 ГГц с 01.01.83

ВЗАМЕН МУ 323

Настоящий стандарт распространяется на измерители коэффициента шума транзисторов и приемников (далее - ИКШ), измеряющие коэффициент шума в диапазоне частот 0,002-37,5 ГГц, вида Х5 по ГОСТ 15094-69 и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверок.

Стандарт полностью соответствует Публикации МЭК 147-2С.

1. ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции:

внешний осмотр (п.4.1);

проверка коэффициента шума приемника (п.4.2);

проверка нестабильности коэффициента усиления измерительного канала ИКШ и нестабильности компенсации собственных шумов (п.4.3);

проверка полосы пропускания частот (п.4.4);

проверка минимального эффективного значения сигнала и отношения сигнала к шуму (п.4.5);

определение метрологических параметров (п.4.6);

определение погрешности из-за нелинейности блока индикатора (п.4.6.1);

определение погрешности измерения коэффициента усиления СВЧ усилителей (п.4.6.2);

определение погрешности импульсного режима комплекта ИКШ (п.4.6.3);

определение суммарной погрешности поверки комплекта ИКШ (п.4.6.4);

определение суммарной погрешности поверенного комплекта ИКШ (п.4.6.5).

2. СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

2.1. При проведении поверки ИКШ следует применять средства, указанные в таблице.

2.2. Допускается использовать вновь разработанные или находящиеся в применении средства поверки, прошедшие метрологическую аттестацию в органах государственной метрологической службы и удовлетворяющие по точности требованиям настоящего стандарта.

3. УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ И ПОДГОТОВКА К НЕЙ

3.1. При поверке ИКШ должны быть соблюдены условия по ГОСТ 22261-76:

температура окружающего воздуха 20±5 °C;

относительная влажность воздуха 65±15%;

атмосферное давление 100±4 кПа (750±30 мм рт.ст.);

напряжение питающей сети 220±4,4 В с частотой 50 Гц.

3.2. Перед началом поверки ИКШ необходимо прогреть в течение времени, указанного в нормативно-технической документации на поверяемый ИКШ.

Поверку ИКШ допускается начинать через 5 мин после его включения.

3.3. Перед началом поверки средства поверки должны находиться в рабочем состоянии в соответствии с их технической документацией.

3.4. При поверке должны быть соблюдены требования ГОСТ 12.2.007.0-75 - ГОСТ 12.0.007.2-75.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

4.1. Внешний осмотр

4.1.1. При внешнем осмотре проверяют:

комплектность прибора;

исправность органов управления;

чистоту гнезд, разъемов и клемм;

состояние соединительных проводов, кабелей, переходников;

состояние лакокрасочных покрытий и четкость маркировки;

отсутствие отсоединившихся или слабо закрепленных элементов и деталей (определяют на слух при наклонах прибора);

отсутствие механических повреждений, препятствующих или затрудняющих работу с прибором.

4.1.2. ИКШ, у которого выявлен любой из дефектов по п.4.1.1, бракуют.

4.2. Проверка коэффициента шума прибора

Измеряют коэффициент шума на 4-5 частотах, равномерно распределенных в диапазоне частот. Результаты прямого измерения сравнивают с результатом измерения коэффициента шума контрольным способом двух отсчетов на одной из частот. Действительное значение коэффициента шума , получаемое способом двух отсчетов, рассчитывают по формуле

, (1)

где - значение спектральной плотности мощности шума (СПМШ) рабочего генератора шума из комплекта ИКШ в относительных единицах, полученное в результате его градуировки в непрерывном режиме генерации;

- показание выходного прибора блока индикатора при включенном генераторе шума в непрерывном режиме генерации;

- показание выходного прибора при выключенном генераторе шума.

Коэффициент шума прибора и отклонение его значения, полученного прямым измерением, от действительного не должны превышать значений, указанных в нормативно-технической документации на поверяемый прибор.

4.3. Проверка нестабильности коэффициента усиления измерительного канала ИКШ и нестабильности компенсации собственных шумов

4.3.1. Блок индикатора ИКШ подготовляют к работе в режиме, указанном в технической документации на прибор. Измеряют нестабильность коэффициента усиления в режимах автоматической и ручной регулировок усиления и нестабильность компенсации собственных шумов прибора.

Блок индикатора переводят в режим калибровки. Стрелку выходного прибора блока ручной автоматической регулировки усиления устанавливают на риске =9. При этом переключатель "Пределы калибровки" должен быть установлен в положение 10. С интервалом 1 мин снимают 10 показаний , используя для расчета максимальное отклонение стрелки от первоначально установленного положения. Нестабильность калибровки определяют в режиме автоматической регулировки усиления и рассчитывают в процентах по формуле

. (2)

Нестабильность калибровки в режиме ручной регулировки усиления определяют аналогично и рассчитывают в процентах по формуле

, (3)

где - максимальное отклонение стрелки из 10 показаний.

4.3.2. Нестабильность компенсации собственных шумов прибора определяют на блоке индикатора ИКШ, включенном в режим измерения. На выходном приборе ручной регулировкой усиления устанавливают стрелку на риске =10 (переключатель пределов измерения установлен в положение 10). После включения сигнала компенсации и переключения на шкалу 2,5 отн. ед. регулируют его уровень до установления показания выходного прибора на риске 1. С интервалом 1 мин снимают 10 показаний , используя для расчета максимальное отклонение стрелки от первоначально установленного положения. Определяют нестабильность компенсации в процентах по формуле

. (4)

4.3.3. Результаты измерений считают удовлетворительными, если значения нестабильности усиления и компенсации не превышают значений, указанных в технической документации на прибор.

Для блока Я8Х-263:

в режиме автоматической регулировки усиления =±1,5%;

в режиме ручной регулировки усиления =±2%;

при компенсации собственных шумов =±4%.

Если измеренные значения превышают указанные, прибор бракуют.

Примечание. При измерениях случайные резкие кратковременные выбросы показаний выходного прибора блока индикатора с последующим возвращением стрелки в положение, близкое к первоначальному, связанные с возможными электромагнитными помехами, не учитывают.

4.4. Проверка полосы пропускания частот

Полосу пропускания частот проверяют при помощи измерителя частотных характеристик вида X1 в соответствии с методикой, изложенной в нормативно-технической документации на поверяемый прибор.

Приборы, полоса пропускания которых отличается от указанной в нормативно-технической документации, бракуют.

4.5. Проверка минимального эффективного значения сигнала и отношения сигнала к шуму

Минимальное эффективное значение сигнала, необходимое для полного отклонения стрелки выходного прибора блока индикатора, и отношение сигнала к шуму проверяют в соответствии с нормативно-технической документацией на блок индикатора. Прибор бракуют, если значение параметра менее допускаемой нормы, указанной в нормативно-технической документации на блок индикатора.

4.6. Определение метрологических параметров

4.6.1. Определение погрешности из-за нелинейности блока индикатора

Погрешность из-за нелинейности блока индикатора определяют методом замещения на промежуточной частоте, подсоединяя на вход блока через аттестованный предельный аттенюатор генератор стандартных сигналов. При этом сравнивают изменение отсчета по аттенюатору с изменением показаний проверяемого блока. Источником сигнала в случае применения аттенюатора Я5Х-261 является встроенный в него генератор промежуточной частоты.

Погрешность из-за нелинейности тракта промежуточной частоты блока индикатора поверяемого ИКШ, в состав которого входит газоразрядный генератор шума (включая квадратичный детектор и низкочастотный делитель), в децибелах определяют по формуле

, (5)

где - разность отсчетов по шкале аттенюатора Я5Х-261 при поочередном полном отклонении стрелки выходного прибора блока индикатора Я8Х-263 на шкалу 100 отн. ед. и шкалы =50; 25; 10; 5; 2,5 отн. ед.

Нелинейность низкочастотного тракта блока индикатора в децибелах в пределах одной шкалы определяют по формуле

. (6)

Для ИКШ, в состав которого входит генератор шума на лавинопролетном диоде, погрешность из-за нелинейности тракта промежуточной частоты в децибелах определяют по формуле

. (7)

Измерения проводят не менее пяти раз. Среднее значение определяют по формуле

. (8)

Примечания:

1. Значения и для дальнейших расчетов необходимо выразить в процентах.

2. Уровень сигнала на входе поверяемого блока индикатора ИКШ и усиление в его измерительном канале необходимо выбрать так, чтобы на шкале 100 отн. ед. наблюдать отклонение стрелки выходного прибора на всю шкалу.

При включении генератора промежуточной частоты и переходе на шкалу 2,5 отн. ед. стрелка под воздействием собственных шумов блока индикатора не должна отклоняться от нулевого деления.

Суммарную погрешность для шкал определяют по формуле

. (9)

Значения заносят в таблицу для расчета суммарной погрешности ИКШ (см. обязательное приложение 1).

Значения , полученные в результате поверки, не должны превышать указанные в нормативно-технической документации.

Для унифицированного блока индикатора Я8Х-263:

Значения определяют с погрешностью , рассчитываемой по формуле

, (10)

где - погрешность аттестации аттенюатора Я5Х-261;

и - среднее квадратическое отклонение результата измерения при определении нелинейности трактов промежуточной и низкой частоты блока индикатора, которые рассчитывают по формулам:

;

(11)

,

где - число измерений.

4.6.2. Определение погрешности измерения коэффициента усиления СВЧ усилителей

Погрешность измерения коэффициента усиления СВЧ усилителей определяют по п.4.6.1 с учетом специфики измерения параметра поверяемым прибором.

Погрешность не должна превышать значений, указанных в нормативно-технической документации на поверяемый прибор.

4.6.3. Определение погрешности импульсного режима комплекта ИКШ

Погрешность импульсного режима комплекта ИКШ при прямом измерении возникает за счет:

взаимодействия блоков комплекта ИКШ;

различия коэффициентов передачи блока индикатора в режимах калибровки и измерения;

отличия СПМШ импульсного режима рабочего генератора от значения СПМШ непрерывного режима генерации;

послесвечения генератора шума в измеряемый уровень коэффициента шума.

Погрешность импульсного режима определяют сравнением результатов измерения коэффициента шума прямым измерением и контрольным способом двух отсчетов. Значение коэффициента шума вычисляют по формуле (1). Погрешность импульсного режима поверяемого ИКШ в процентах определяют по формуле

, (12)

где - коэффициент шума, полученный прямым измерением.

При измерении значения для градуировки шкалы выходного прибора блока индикатора используют значение СПМШ рабочего генератора шума, полученное в результате его градуировки в непрерывном режиме генерации.

Значение для ИКШ, в состав которого входит газоразрядный генератор шума, определяют в двух точках динамического диапазона. Погрешность, возникшую при измерении малых значений коэффициента шума, обозначают и используют для последующего расчета погрешности импульсного режима для шкал 2,5 и 5 отн. ед. Погрешность, возникающую при измерении значений коэффициента шума, равного 20-30 отн. ед., обозначают и используют для расчета погрешности импульсного режима во всем динамическом диапазоне прибора.

Суммарную погрешность импульсного режима для динамического диапазона поверяемого ИКШ рассчитывают по формуле

, (13)

где - предел измерений, на котором определяют коэффициент шума при вычислении значений ;

- любой из пределов измерений поверяемого прибора.

Для измерителя, в состав которого входит генератор шума на вакуумном или полупроводниковом диоде, погрешность импульсного режима подсчитывают по формуле (12), принимая значение одинаковым для всех шкал.

Примечание. Значение для ИКШ транзисторов и интегральных схем необходимо определять с установленным в держатель транзистором или интегральной схемой с подключенным питанием для того, чтобы учитывать возможные наводки от цепей модуляции генератора шума на измеряемое устройство.

Для уменьшения влияния нестабильности приемника и измерителя прямое измерение и измерение контрольным способом двух отсчетов проводят поочередно. Число измерений каждым способом . Среднее значение погрешности вычисляют по формуле

. (14)

Среднее квадратическое отклонение результата измерения при определении вычисляют по формуле

. (15)

Погрешность определения значения вычисляют по формуле

. (16)

Примечание. При расчете по формуле (16) используют измеренные значения .

Погрешность импульсного режима комплекта ИКШ в любой точке динамического диапазона не должна превышать 5%.

4.6.4. Определение суммарной погрешности поверки комплекта ИКШ

Суммарную погрешность поверки комплекта ИКШ, в состав которого входит газоразрядный генератор, определяют с доверительной вероятностью 0,997 по формуле

, (17)

где - погрешность измерения потерь в СВЧ тракте от разъема генератора шума до разъема устройства, коэффициент шума которого измеряют поверенным ИКШ, %.

Примечание. Потери в тракте измеряют любым из известных методов, включая и метод измерения оптимального значения коэффициента шума приемника ИКШ с попеременным исключением участка тракта.

Для измерителя, в состав которого входит генератор шума на вакуумном или полупроводниковом диоде, суммарную погрешность поверки комплекта ИКШ определяют с доверительной вероятностью 0,997 по формуле

. (18)

4.6.5. Определение суммарной погрешности поверенного комплекта ИКШ с учетом погрешности поверки в процентах определяют по формуле

, (19)

где - потери в СВЧ тракте от разъема генератора до разъема устройства, коэффициент шума которого измеряют поверенным ИКШ, %;

- погрешность градуировки генератора шума, входящего в комплект поверяемого ИКШ, %. Генератор шума градуируют на установках типов Г1-2, Г1-4, Г1-5, Г1-6, Г1-7, Г1-8, Г1-9 и Г1-10 или аналогичных, обеспечивающих точность градуировки по ГОСТ 8.091-73, ГОСТ 8.086-73 и ГОСТ 8.230-77;

- вариация потерь в трансформаторе полных сопротивлений, применяемом в тракте для выбора режима согласования на входе измеряемого устройства, %;

- невоспроизводимость потерь в высокочастотном тракте, %.

Примечания:

1. При необходимости увеличения точности измерения коэффициента шума следует вводить поправку к уровню СПМШ генератора шума на величину потерь в тракте; в формуле (17) в этом случае составляющую необходимо исключить.

2. Точность измерения коэффициента шума может быть повышена, если погрешность импульсного режима для каждой из шкал учитывают введением соответствующей поправки.

Поскольку составляющие погрешности ; ; изменяются в динамическом диапазоне поверяемого прибора, то целесообразно результаты поверки оформлять в виде таблицы (см. обязательное приложение 1).

Прибор бракуют, если частные составляющие превышают нормы, а значение превышает 95% значения погрешности измерения коэффициента шума измерителем, указанного в нормативно-технической документации на поверяемый прибор (см. справочное приложение 2).

5. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

5.1. Положительные результаты государственной первичной и периодической поверок оформляют выдачей свидетельства по форме, установленной Госстандартом, с указанием на оборотной стороне свидетельства результатов поверки. Форма записи результатов поверки приведена в обязательном приложении 1.

5.2. Положительные результаты ведомственной первичной и периодической поверок оформляют в порядке, установленном ведомственной метрологической службой.

5.3. ИКШ, не удовлетворяющие требованиям настоящего стандарта, бракуют и на них выдают справку о запрещении применения.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

ФОРМА ОБОРОТНОЙ СТОРОНЫ СВИДЕТЕЛЬСТВА О ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОВЕРКЕ

Пример заполнения таблиц для измерителя типа Х5-12

Таблица 1

Таблица 2

Значения частных составляющих и в расчете общей погрешности не учтены. Их значения в табл.1 и 2 приведены как поправочные коэффициенты.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИКШ
ТРАНЗИСТОРОВ И ПРИЕМНИКОВ СВЧ ДИАПАЗОНА

Примечание. Погрешность измерения коэффициента шума устройства, кроме суммарной погрешности поверенного комплекта ИКШ , включает следующие составляющие:

случайную погрешность результата;

погрешность рассогласования (если на входе измеряемого устройства отсутствует трансформатор полных сопротивлений);

погрешность модуляции за счет изменения коэффициента отражения при включении и выключении генератора шума;

погрешность из-за отклонения эквивалентной температуры выключенного источника шумового сигнала от температуры =293,16 К.

Перечисленные дополнительные составляющие зависят от параметров измеряемого устройства и должны быть выявлены непосредственно на местах применения поверенных приборов в соответствии с их технической документацией.

Текст документа сверен по:

М.: Издательство стандартов, 1979