ГОСТ 19656.13-76
Группа Э29
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЧ ДЕТЕКТОРНЫЕ
Методы измерения тангенциальной чувствительности
Semiconductor UHF detektor diodes. Measurement method of tangential sensitivity*
________________
* Наименование стандарта. Измененная редакция, Изм. N 1.
Дата введения 1979-01-01
Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 13 мая 1976 г. N 1177 срок действия установлен с 01.01.1979 г. до 01.01.1984 г.
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие с 01.05.87 постановлением Госстандарта СССР от 30.10.86 N 3354 с 01.05.87
Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые СВЧ детекторные диоды (далее - диоды) и устанавливает два метода измерения тангенциальной чувствительности
: прямой и косвенный.
Общие требования и требования безопасности - по ГОСТ 19656.0-74.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1. ПРЯМОЙ МЕТОД
1.1. Принцип и режим измерения
1.1.1. Тангенциальную чувствительность определяют по значению импульсной мощности СВЧ сигнала, при котором на экране осциллографа, включенного на выходе системы детекторное устройство - усилитель, наблюдают совпадение верхней границы полосы шумов при отсутствии СВЧ сигнала с нижней границей полосы шумов при его наличии.
1.1.2. Режим измерения (частоту СВЧ сигнала, ток смещения) устанавливают в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.
1.2. Аппаратура
1.2.1. Измерения проводят на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.1.
- генератор прямоугольных импульсов;
- генератор СВЧ.;
- ферритовый вентиль;
- переменный прецизионный аттенюатор;
- измерительная диодная камера;
- нагрузка диода на видеочастоте;
- усилитель;
- осциллограф;
- частотомер;
- измеритель мощности;
- источник смещения
Черт.1
1.2.2. Генератор прямоугольных импульсов
должен удовлетворять следующим требованиям:
длительность импульса
должна быть равна 10 мкс ±10%;
частота повторения
должна быть равна 10 кГц ±10%;
нестабильность амплитуды импульса должна быть в пределах ±5%.
1.2.3. Погрешность установления начального уровня мощности от генератора
должна быть в пределах ±10%.
1.2.4. Переменный прецизионный аттенюатор
должен удовлетворять следующим требованиям:
максимальное ослабление должно быть не менее 50 дБ;
погрешность установления значения ослабления по шкале аттенюатора должна быть в пределах
, где
- устанавливаемое значение ослабления, дБ;
погрешность определения начального ослабления должна быть в пределах ±0,2 дБ.
1.2.5. Сопротивление нагрузки диода
на видеочастоте 100 кГц должно быть в пределах 5 кОм ±10%.
1.2.6. Усилитель
должен удовлетворять следующим требованиям:
полоса пропускания усилителя
(на уровне 3 дБ) должна составлять 1,5 МГц ±10%;
нижняя граничная частота полосы пропускания
должна быть в пределах от 1 до 50 кГц;
неравномерность частотной характеристики в полосе пропускания должна быть в пределах ±2 дБ;
эквивалентное шумовое сопротивление усилителя
должно быть не более 1,5 кОм и установлено с погрешностью в пределах ±20%;
входное сопротивление усилителя
должно быть более или равно
.
1.2.7. Осциллограф
должен удовлетворять следующим требованиям:
полоса пропускания усилителя вертикального отклонения должна быть шире полосы пропускания усилителя
не менее, чем в 1,5 раза;
чувствительность усилителя с осциллографом должна быть такой, чтобы ширина полосы суммарных шумов усилителя и диода (шумы в отсутствии сигнала) на экране осциллографа составляла не менее 10 мм.
Примечание. При применении усилителя с полосой пропускания
, не равной 1,5 МГц, в измеренное значение
при обработке результатов вносят поправку
.
1.2.8. Погрешность установления и поддержания тока смещения от источника смещения
должна быть в пределах ±3%.
1.3. Подготовка и проведение измерений
1.3.1. Переменный прецизионный аттенюатор
устанавливают в положение максимального ослабления.
1.3.2. Проверяемый диод вставляют в измерительную диодную камеру
.
1.3.3. Генератор
настраивают на заданную частоту СВЧ сигнала.
1.3.4. От генератора
подают на генератор
модулирующие импульсы длительностью
=10 мкс ±10% частотной* повторения
=10 кГц ±10% и амплитудой, обеспечивающей устойчивую работу генератора
.
1.3.5. Выходным аттенюатором генератора
устанавливают по измерителю мощности
среднюю мощность
=10 мкВт.
1.3.6. От источника смещения
подают на проверяемый диод ток смещения заданного уровня.
1.3.7. На усилителе
и осциллографе
регулируют усиление так, чтобы ширина полосы суммарных шумов усилителя и диода на экране осциллографа (шумы в отсутствии сигнала, черт.2а) была равна 10-15 мм.
Схематическое изображение полосы шумов на экране осциллографа при измерении тангенциальной чувствительности
a - шумы в отсутствии сигнала; б - шумы при наличии сигнала в положении, при котором производят отсчет по шкале аттенюатора
Черт.2
1.3.8. Уменьшают ослабление, вносимое аттенюатором
, пока появляющийся сигнал с наложенными на него шумами (шумы при наличии сигнала, черт.2б) не займет положение, при котором нижняя граница этих шумов совмещается с верхней границей шумов в отсутствии сигнала. Совмещение производят по яркой границе шумов.
По шкале аттенюатора
отмечают значение ослабления, дБ, соответствующее полученному на экране осциллографа изображению.
1.4. Обработка результатов
1.4.1. Значение тангенциальной чувствительности
, дБмВт, (число децибелл относительно мВт) вычисляют по формуле
, (1)
где
- показание аттенюатора (п.1.3.8);
- начальное ослабление аттенюатора
.
При использовании усилителя с полосой пропускания
, не равной полосе пропускания
, к измеренному значению
добавляют поправку
, рассчитываемую по формуле
. (2)
1.5. Показатели точности измерений
1.5.1. Погрешность измерения тангенциальной чувствительности не должна выходить за пределы ±1,3 дБ с доверительной вероятностью 0,997.
1.5.2. Расчет погрешности измерения тангенциальной чувствительности приведен в справочном приложении.
Раздел 1. (Измененная редакция, Изм. N 1).
2. КОСВЕННЫЙ МЕТОД
2.1. Значение тангенциальной чувствительности
определяют по формуле
, (3)
где
Дж/К;
=293 К;
- значение чувствительности по току в рабочей точке, определенное по ГОСТ 19656.7-74;
- значение шумового отношения в рабочей точке, определенное по ГОСТ 19656.5-74;
- дифференциальное сопротивление диода, определенное в рабочей точке по ГОСТ 18986.14-85.
Раздел 2. (Измененная редакция, Изм. N 1).
Рзадел 3. (Исключен, Изм. N 1).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное
РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ТАНГЕНЦИАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
При расчете погрешности измерения тангенциальной чувствительности принят нормальный закон распределения составляющих погрешностей и суммарной погрешности.
1. Прямой метод
1.1. Интервал погрешности измерения
с установленной вероятностью 0,997 определяют по формуле
, (1)
где
- погрешность измерения начального уровня мощности;
- погрешность определения ослабления прецизионным аттенюатором
;
- погрешность за счет неточности выдачи генератором
параметров импульса;
- погрешность, обусловленная рассогласованием детекторной камеры с проверяемым диодом и трактом СВЧ;
- погрешность определения значения сопротивления нагрузки диода на видеочастоте, которая должна быть в пределах ±10%;
- погрешность определения полосы пропускания усилителя (по уровню 3 дБ), которая должна быть в пределах ±10%;
- погрешность установления оператором на экране осциллографа
изображения, соответствующего черт.2б.
1.2. Погрешность
должна быть в пределах ±15% (ГОСТ 19656.0-74) для уровня мощности 10
Вт.
1.3. Интервал погрешности
с установленной вероятностью 0,997 определяют по формуле
, (2)
где
- погрешность определения начального ослабления аттенюатора
, равная ±0,2 дБ или ±5%;
- погрешность отсчета ослабления по шкале аттенюатора
, равная ±0,26 дБ (максимальное значение погрешности при ослаблении 50 дБ) или ±6%.
Из формы (2)
=±7,8%.
1.4. Интервал погрешности измерения
с установленной вероятностью 0,997 определяют по формуле
, (3)
где
- погрешность установления длительности импульса, равная ±10%;
- погрешность установления частоты повторения, равная ±10%;
- погрешность за счет нестабильности амплитуды импульса, равная ±5%.
Из формулы (3)
=±15%.
1.5. Интервал погрешности измерения
с установленной вероятностью 0,997 определяют по формуле
, (4)
где
и
- коэффициенты отражения детекторной камеры с измеряемым диодом и СВЧ тракта.
Коэффициент отражения определяют по значению коэффициента стоячей волны по напряжению
по формуле
. (5)
Для значений
равных: 1,3 - по ГОСТ 19656.0-74 и 1,6 - принятого как наихудший случай рассогласования диодной камеры с трактом -
=0,13 и
=0,23.
Из формулы (4)
=±6%.
1.6. Погрешность
для случая совмещения ярких границ шумов должна быть в пределах ±0,5 дБ или ±12%.
1.7. Подставляя значения
,
,
,
,
,
и
в формулу (1), получаем
=±1,2 дБ или ±30%.
2. Косвенный метод
2.1. Тангенциальную чувствительность
в относительных единицах рассчитывают по формуле
. (6)
Логарифмируем формулу (6) и после почленного дифференцирования с заменой дифференциалов приращениями получаем алгебраическую сумму частных составляющих погрешности измерения
, (7)
где
- погрешность измерения чувствительности по току, которая должна быть в пределах ±16% (ГОСТ 19656.7-74);
- погрешность измерения шумового отношения, которая должна быть в пределах ±20% (ГОСТ 19656.5-74);
- погрешность измерения дифференциального сопротивления, которая должна быть в пределах ±7% (ГОСТ 18986.14-85).
Коэффициент
может иметь максимальное значение, не превышающее 1.
Коэффициент
может иметь максимальное значение, не превышающее 2.
При максимальных значениях коэффициентов выражение для
примет вид:
. (8)
2.2. Подставляя значения
,
и
в формулу (8), получаем
=±0,8 дБ или ±20%.
ПРИЛОЖЕНИЕ. (Измененная редакция, Изм. N 1).
