ГОСТ 19656.10-88
Группа Э29
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЕ И ОГРАНИЧИТЕЛЬНЫЕ
Методы измерения сопротивлений потерь
Semiconductor microwave switching and limiter diodes. Methods of measuring loss resistances
ОКП 621000
Срок действия с 01.07.89
до 01.07.94*
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28.09.88 N 3291
2. Срок первой проверки 1994 г., периодичность проверки 5 лет
3. ВЗАМЕН ГОСТ 19656.10-75 и ГОСТ 19656.11-75
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
| |
Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта, подпункта, перечисления, приложения |
ГОСТ 18986.4-73 | 1.3.6; 2.5.2; 4.5.2; приложение 4 |
ГОСТ 19656.0-74 | Вводная часть; 1.2.2, перечисление 1; пп.2.2.2; 3.2.6; 4.2.2, перечисление 6 |
Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые переключательные и ограничительные сверхвысокочастотные (далее - СВЧ) диоды и устанавливает следующие методы измерения сопротивлений потерь в диапазоне частот 0,3-10 ГГц:
1) сопротивления потерь при низком уровне СВЧ мощности (
) ограничительных СВЧ диодов;
2) прямого сопротивления потерь (
) переключательных и ограничительных СВЧ диодов и обратного сопротивления потерь (
,
)* переключательных СВЧ диодов:
_______________
* Обратное сопротивление потерь приводится для последовательной (
) и параллельной (
) эквивалентной схемы диода.
а) метод измерительной линии с подвижным зондом;
б) метод измерительной линии с фиксированным зондом;
в) резонаторный метод.
Общие требования при измерениях - по ГОСТ 19656.0-74.
1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ
1.1. Принцип, условия и режим измерения
1.1.1. Сопротивление потерь
определяют, исходя из измерения входного сопротивления коаксиальной диодной камеры с диодом, включенным в качестве оконечной нагрузки и учета потерь в камере, определяемых с помощью эквивалентов холостого хода (далее - XX).
1.1.2. Значения частоты измерения, уровня СВЧ мощности, при которых проводят измерения, следует приводить в ТУ на диоды конкретных типов.
1.2. Аппаратура
1.2.1. Измерения следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на черт.1.
- генератор СВЧ мощности;
- вентиль ферритовый;
- линия измерительная;
- камера диодная;
- усилитель измерительный;
- частотомер;
- измеритель мощности
Черт.1
1.2.2. Элементы, входящие в структурную схему, должны соответствовать следующим требованиям:
1) вентиль ферритовый
, генератор СВЧ мощности
, линия измерительная
, частотомер
, измеритель мощности
- по ГОСТ 19656.0-74;
2) измерительный усилитель
должен иметь чувствительность в пределах 1-10 мкВ;
3) диодная камера
должна иметь волновое сопротивление, равное волновому сопротивлению измерительной линии, и обеспечивать значение коэффициента стоячей волны по напряжению холостого хода с эквивалентом XX (
) не менее 50.
Эквивалент XX должен представлять собой корпус диода (без контактирующих проволочек) или деталь, по форме и размерам соответствующую проверяемому диоду со значением емкости, равной минимальному значению емкости конкретного типа диода.
Чертежи на эквиваленты и значения емкостей эквивалентов указывают в ТУ на диоды конкретных типов.
1.3. Подготовка к проведению измерений
1.3.1. Режим измерения устанавливают заданным по частоте и мощности.
1.3.2. Эквивалент XX вставляют в диодную камеру.
1.3.3. Определяют положение минимума стоячей волны напряжения (
) в миллиметрах, ближайшего к выходному концу измерительной линии.
1.3.4. Определяют значение (
) в миллиметрах - разность показаний индикатора измерительной линии в точках (справа и слева от точки минимума
), где напряженность электрического поля в измерительной линии вдвое больше его значения в точке минимума.
1.3.5. Определяют значение коэффициента стоячей волны по напряжению (далее - КСВН) холостого хода (
) по формуле
, (1)
где
- длина волны в измерительной линии, мм.
1.3.6. Положение плоскости отсчета
в миллиметрах рассчитывают по формуле
, (2)
где
- емкость корпуса диода, определяемая по ГОСТ 18986.4-73, Ф;
- волновое сопротивление измерительной линии, Ом;
- частота измерения, Гц.
1.4. Проведение измерений
1.4.1. Измеряемый диод вставляют в диодную камеру.
1.4.2. Определяют положение минимума стоячей волны напряжения в измерительной линии (
) в миллиметрах, ближайшего к плоскости отсчета (
).
1.4.3. Определяют значение
в миллиметрах - разность показаний индикатора измерительной линии в точках (справа и слева от точки минимума
), где напряженность электрического поля в линии вдвое больше его значения в точке минимума.
1.5. Обработка результатов
1.5.1. Значение сопротивления потерь при низком уровне СВЧ мощности (
) рассчитывают по формуле
, (3)
где
- значение, определяемое в соответствии с п.1.3.4, мм;
- значение, определяемое в соответствии с п.1.4.3, мм;
, (4)
где
- значение, определяемое в соответствии с п.1.3.3, мм;
- значение, определяемое в соответствии с п.1.3.6, мм;
, (5)
где
- значение, определяемое в соответствии с п.1.4.2, мм.
1.6. Показатели точности измерений
1.6.1. Погрешность измерения сопротивления потерь при низком уровне СВЧ мощности
должна находиться в интервале ±20% с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,3-10 ГГц для значений
- в пределах 2-30 Ом.
1.6.2. Погрешность измерения значений
, не установленных настоящим стандартом, должна быть приведена в ТУ на диоды конкретных типов.
Пример расчета погрешности измерения сопротивления потерь при низком уровне СВЧ мощности приведен в приложении 1.
2. МЕТОД ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С ПОДВИЖНЫМ ЗОНДОМ (
,
,
)
2.1. Принцип, условия и режим измерения
2.1.1. Прямое (
) и обратное (
,
) сопротивления потерь определяют исходя из измерений входного сопротивления диодной камеры с диодом, включенным в качестве оконечной нагрузки, с учетом потерь в камере, определяемых с помощью эквивалентов короткого замыкания (КЗ) и XX.
2.1.2. Значения частоты измерения, уровня СВЧ мощности и напряжения смещения, при которых проводят измерения, следует приводить в ТУ на диоды конкретных типов.
2.2. Аппаратура
2.2.1. Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.2.
- генератор СВЧ мощности;
,
- вентили;
- тройник ввода смещения;
- линия измерительная;
- камера диодная;
- источник смещения;
- измерительный усилитель;
- частотомер;
- измеритель мощности
Черт.2
2.2.2. Генератор СВЧ мощности
, вентили
,
, линия измерительная
, частотомер
, измеритель мощности
- по ГОСТ 19656.0-74.
2.2.3. Тройник ввода смещения
должен обеспечивать подачу напряжения (или тока) смещения на проверяемый диод и удовлетворять следующим требованиям:
1) коэффициент стоячей волны по напряжению входа и выхода - не более 1,3;
2) развязка цепи постоянного тока и тракта СВЧ - не менее 20 дБ;
3) сопротивление цепи постоянного тока - не более 0,1 Ом;
4) собственное ослабление - не более 1 дБ.
2.2.4. Источник смещения
должен обеспечивать задание и поддержание постоянного тока прямого смещения и постоянного напряжения обратного смещения с погрешностью в пределах ±5%.
2.2.5. Измерительный усилитель
должен иметь чувствительность в пределах 1-10 мкВ.
2.2.6. Диодная камера
должна иметь волновое сопротивление, равное волновому сопротивлению измерительной линии, и обеспечивать значения коэффициентов стоячей волны по напряжению с эквивалентом КЗ (
) и XX (
) в соответствии с табл.1.
Таблица 1
| | | |
Диапазон частот, ГГц | Сечение коаксиального тракта, мм | , не менее | , не менее |
0,3-1,0 | 16/7, 7/3,04 | 100 | 100 |
1,0-2,5 | 16/7, 7/3,04 | 70 | 70 |
2,5-10,0 | 10/4,34 | 70 | 70 |
2,5-10,0 | 7/3,04 | 50 | 50 |
Эквивалент КЗ должен представлять собой металлическую деталь, соответствующую по форме и размерам измеряемому диоду.
2.3. Подготовка к проведению измерений
2.3.1. Режим измерения устанавливают заданным по частоте и мощности.
2.3.2. Эквивалент КЗ вставляют в диодную камеру.
2.3.3. Определяют положение минимума стоячей волны напряжений (плоскость отсчета) в миллиметрах, ближайшего к выходному концу измерительной линии
.
2.3.4. Определяют значение
- разность показаний индикатора измерительной линии в точках (справа и слева от точки минимума
) в миллиметрах, где напряженность электрического поля в линии вдвое больше его значения в точке минимума.
2.3.5. Рассчитывают значение
и по формуле
, (6)
где
- длина волны в измерительной линии, мм.
2.3.6. Эквивалент XX вставляют в диодную камеру.
2.3.7. Определяют положение минимума стоячей волны напряжения
в миллиметрах, ближайшего к плоскости отсчета.
2.3.8. Определяют значение
- разность показаний индикатора измерительной линии в точках (справа и слева от точки минимума
) в миллиметрах, где напряженность электрического поля в линии вдвое больше его значения в точке минимума.
2.3.9. Определяют значение
по формуле
. (7)
2.4. Проведение измерений
2.4.1. Измерение прямого сопротивления потерь
2.4.1.1. Проверяемый диод вставляют в диодную камеру и устанавливают заданное значение прямого тока смещения.
2.4.1.2. Определяют положение минимума стоячей волны напряжения в измерительной линии
в миллиметрах, ближайшего к плоскости отсчета.
2.4.1.3. Определяют значение
- разность показаний индикатора измерительной линии в точках (справа и слева от точки минимума
) в миллиметрах, где напряженность электрического поля в линии вдвое больше его значения в точке минимума.
2.4.2. Измерение обратного сопротивления потерь
2.4.2.1. На проверяемом диоде устанавливают заданное значение обратного напряжения.
2.4.2.2. Определяют положение минимума стоячей волны напряжения в измерительной линии
в миллиметрах, ближайшего к плоскости отсчета.
2.4.2.3. Определяют значение
- разность показаний индикатора измерительной линии (справа и слева от точки минимума
) в миллиметрах, где напряженность электрического поля в линии вдвое больше его значения в точке минимума.
2.5. Обработка результатов
2.5.1. Значение прямого сопротивления потерь (
) в омах рассчитывают по формуле
, (8)
где
- волновое сопротивление линии, Ом;
- значение, определяемое по п.2.4.1.3, мм;
- значение, определяемое по п.2.3.4, мм;
- длина волны в измерительной линии, мм.
, (9)
где
- значение, определяемое по п.2.4.1.2, мм;
- значение, определяемое по п.2.3.3, мм;
, (10)
где
- значение, определяемое по п.2.3.7, мм.
При выполнении условия
(11)
значение
рассчитывают по формуле
. (12)
2.5.2. Значение обратного сопротивления потерь (
) рассчитывают по формуле
, (13)
где
- круговая частота, рассчитываемая по формуле
,
где
- частота измерения, Гц;
- индуктивность диода, нГн, рассчитываемая по формуле
;
- значение, определяемое по п.2.4.2.3, мм;
- значение, определяемое по п.2.3.8, мм;
- емкость структуры, Ф, рассчитываемая по формуле
,
где
- общая емкость диода, Ф, определяемая по ГОСТ 18986.4-73;
- емкость корпуса диода, Ф, определяемая по ГОСТ 18986.4-73;
, (14)
где
- значение, определяемое по п.2.4.2.2, мм;
. (15)
При выполнении условия
(16)
значение
рассчитывают по формуле
. (17)
Для корпусных диодов со значением общей емкости
и для бескорпусных диодов значение
рассчитывают по формуле
. (18)
При выполнении условия
(19)
значение
рассчитывают по формуле
. (20)
2.5.3. Значение
рассчитывают по формуле
. (21)
2.6. Показатели точности измерений
2.6.1. Погрешность измерения прямого сопротивления потерь
с установленной вероятностью 0,95 приведена в табл.2.
Таблица 2
| | | | | | | | | | |
Пределы измерения значений , Ом | Диапазон частот измерения, ГГц | Погрешность измерения, % |
0,2-10,0 | От | 0,3 | до | 1,0 | включ. | ±25 |
0,2-10,0 | Св. | 1,0 | " | 5,0 | " | ±35 |
От | 0,2 | до | 0,5 | включ. | 5,0-10 | ±45 |
Св. | 0,5 | " | 10,0 | " | 5,0-10 | ±30 |
2.6.2. Погрешность измерения обратного сопротивления потерь (
) с установленной вероятностью 0,95 приведена в табл.3.
Таблица 3
| | | | | | | | | | | |
Пределы измерения значений , Ом | Значение емкости диода, пФ | Диапазон частот измерения, ГГц | Погрешность измерения, % |
0,5-10 | От | 3,0 | до | 1,2 | включ. | От | 0,3 | до | 1,0 | включ. | ±15,0 |
0,5-10 | Менее | 1,2 | до | 0,5 | " | Св. | 1,0 | " | 5,0 | " | ±25,0 |
0,5-10 | " | 0,5 | " | 0,05 | " | " | 5,0 | " | 10,0 | " | ±35,0 |
2.6.3. Погрешность измерения (
) находится в интервале ±35% с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,3-10 ГГц, для значений
5 кОм.
Требования к погрешности измерения
,
,
для значений измеряемых параметров, не установленных в настоящем стандарте, должны быть приведены в ТУ на диоды конкретных типов.
2.6.4. Пример расчета погрешности приведен в приложении 2.
3. МЕТОД ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С ФИКСИРОВАННЫМ ЗОНДОМ
3.1. Принцип, условия и режим измерения
3.1.1. Принцип измерения
,
,
соответствует требованиям п.2.1 и эквивалентности между частотой и линейной зависимостью фазы отраженного сигнала при измерении в режимах качания частоты и фиксированной частоты соответственно.
3.1.2. Значения частоты измерения и напряжения смещения, при которых проводят измерения, должны быть приведены в ТУ на диоды конкретных типов.
Диапазон качания частоты определяется шириной полосы частот, необходимой для измерения заданных значений сопротивлений
и
,
и наблюдения смещения минимума в режиме обратного смещения и XX относительно плоскости отсчета.
3.1.3. Уровень СВЧ мощности, при котором проводят измерения, определяется панорамным измерителем коэффициента стоячей волны по напряжению и ослаблений.
3.2. Аппаратура
3.2.1. Измерения следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на черт.3.
- генератор качающейся частоты;
- ответвитель направленный;
,
- вентили ферритовые;
- тройник ввода смещения;
- камера диодная;
- источник смещения;
- индикатор КСВН и ослаблений;
- линия измерительная
Черт.3
3.2.2. Ответвитель направлений
должен иметь переходное ослабление и направленность не менее 20 дБ.
3.2.3. В индикаторе КСВН и ослаблений
диапазон входных напряжений канала падающей волны 0,03-10 мВ. При этом уровень напряжения в канале отраженной волны должен быть не менее 1 мкВ.
3.2.4. Полоса пропускания измерительной линии
должна соответствовать диапазону качания частоты, отвечающему требованиям п.3.1.2, требуемую величину полосы пропускания зонда
определяют экспериментально по смещению минимума стоячей волны напряжения в режиме XX относительно плоскости отсчета или из соотношения
, (22)
где
- порядок, наблюдаемого минимума стоячей волны напряжения.
Метод измерения полосы пропускания зонда измерительной линии приведен в приложении 5.
При полосе пропускания зонда измерительной линии, не достаточной для наблюдения минимума стоячей волны напряжения в режиме XX, допускается перемещать зонд измерительной линии от плоскости отсчета в сторону генератора на расстояние четверти длины волны или применять двухзондовую измерительную линию, зонды которой разнесены на то же расстояние.
3.2.5. Требования к тройнику ввода смещения
, источнику смещения
, диодной камере
и эквивалентам КЗ и XX должны соответствовать пп.2.2.3-2.2.6.
3.2.6. Генератор качающейся частоты
, вентили ферритовые
,
- по ГОСТ 19656.0-74.
3.3. Подготовка к проведению измерений
3.3.1. Эквивалент КЗ вставляют в диодную камеру.
3.3.2. Зонд измерительной линии устанавливают в точку наблюдаемого на экране индикатора минимума стоячей волны напряжения (плоскость КЗ), ближайшего к выходному концу измерительной линии.
3.3.3. Определяют значение частоты
в герцах наблюдаемого на экране индикатора минимума стоячей волны напряжения, ближайшего к выходному концу линии. Частота
равна частоте измерения.
3.3.4. Определяют значение частот
и
в герцах на уровне по 3 дБ справа и слева от минимума стоячей волны.
3.3.5. Рассчитывают значение разности частот
в герцах, по формуле
. (23)
3.3.6. Эквивалент XX вставляют в диодную камеру.
3.3.7. Определяют частоту наблюдаемого минимума стоячей волны напряжения (
) в герцах.
Если для наблюдения минимума стоячей волны напряжения в режиме XX и обратного смещения применяется двухзондовая измерительная линия или зонд линии перемещается в сторону генератора на расстояние четверти длины волны от плоскости отсчета, то частота
равна частоте измерения.
3.3.8. Определяют частоты
и
в герцах на уровне по 3 дБ справа и слева от минимума стоячей волны.
3.3.9. Рассчитывают разность частот
в герцах по формуле
. (24)
3.4. Проведение измерений
3.4.1. Измерение прямого сопротивления потерь
3.4.1.1. Проверяемый диод вставляют в диодную камеру и устанавливают заданное значение прямого тока смещения.
3.4.1.2. Определяют частоту наблюдаемого минимума стоячей волны напряжения (
) в герцах.
3.4.1.3. Определяют значения частот
и
в герцах на уровне по 3 дБ справа и слева от минимума стоячей волны соответственно.
3.4.1.4. Рассчитывают разность частот
в герцах по формуле
. (25)
3.4.2. Измерение обратного сопротивления потерь
3.4.2.1. На проверяемом диоде устанавливают заданное значение обратного напряжения смещения.
3.4.2.2. Определяют частоту минимума стоячей волны напряжения
в герцах.
3.4.2.3. Определяют значения частот
и
в герцах на уровне по 3 дБ справа и слева от минимума стоячей волны соответственно.
3.4.2.4. Рассчитывают разность частот
в герцах по формуле
. (26)
3.5. Обработка результатов
3.5.1. Разность показаний индикатора измерительной линии в точках справа и слева от точки минимума, в которых напряженность электрического поля в линии вдвое больше минимального значения
(
) в миллиметрах, рассчитывают по формуле
, (27)
где
1 при нагрузке диодной камеры на эквивалент КЗ;
2 при нагрузке диодной камеры на эквивалент XX;
3 при подаче на диод прямого смещения;
4 при подаче на диод обратного смещения;
- значение, определяемое по пп.3.3.5, 3.3.9, 3.4.1.4, 3.4.2.4;
,
- значения частот, определяемых по пп.3.3.4, 3.3.8, 3.4.1.3; 3.4.2.3;
- порядок наблюдаемого минимума, рассчитываемый по формуле
, (28)
где
- расстояние от плоскости включения эквивалента КЗ до наблюдаемого минимума стоячей волны в режиме КЗ, мм. Порядок наблюдаемого минимума стоячей волны в режимах XX, прямого и обратного смещения принимают тот же;
- частота измерения, определяемая по п.3.3.3;
- скорость света, равная 3·10
мм/с.
3.5.2. Значения смещений минимума стоячей волны по напряжению относительно плоскости отсчета (
), (
), (
) рассчитывают по формуле
, (29)
где
2 при нагрузке диодной камеры на эквивалент XX;
4 при подаче на диод обратного смещения;
- смещение минимума стоячей волны по напряжению относительно плоскости отсчета при подаче на диод прямого смещения;
- значение частоты, определяемое по пп.3.3.3, 3.3.7, 3.4.1.2, 3.4.2.2.
При недостаточной широкополосности линии зонд измерительной линии устанавливают в положение, указанное в п.3.2.4, значение
при этом рассчитывают по формуле
. (30)
3.5.3. Значения прямого и обратного сопротивлений потерь рассчитывают по формулам (8-21) при подстановке в них значений
и
, определяемых по формулам (27-30).
3.6. Показатели точности измерений
3.6.1. Погрешность измерения прямого сопротивления потерь
с установленной вероятностью 0,95 приведена в табл.4.
Таблица 4
| | | | | | | | | | |
Пределы измерения значений , Ом | Диапазон частот измерения, ГГц | Погрешность измерения, % |
0,2-10,0 | От | 0,3 | до | 1,0 | включ. | ±25 |
0,2-10,0 | Св. | 1,0 | " | 5,0 | " | ±35 |
От | 0,2 | до | 0,5 | включ. | От | 5,0 | " | 10,0 | " | ±45 |
Св. | 0,5 | " | 10,0 | " | Св. | 5,0 | " | 10,0 | " | ±30 |
3.6.2. Погрешность измерения обратного сопротивления потерь
с установленной вероятностью 0,95 приведена в табл.5.
Таблица 5
| | | | | | | | | | | |
Пределы измерения значений , Ом | Значение емкости диода, пФ | Диапазон частот измерения, ГГц | Погрешность измерения, % |
0,5-10 | От | 3,0 | до | 1,2 | включ. | От | 0,3 | до | 1,0 | включ. | ±15 |
0,5-10 | Менее | 1,2 | до | 0,5 | включ. | Св. | 1,0 | " | 5,0 | " | ±25 |
0,5-10 | " | 0,5 | " | 0,05 | " | Св. | 5,0 | " | 10,0 | " | ±35 |
3.6.3. Погрешность измерения
находится в интервале ±35% с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,3-10 ГГц для значений
5 кОм.
Требования к погрешности измерения
,
,
для значений измеряемых параметров, не установленных настоящим стандартом, должны быть приведены в ТУ на диоды конкретных типов.
3.6.4. Пример расчета погрешности приведен в приложении 3.
4. РЕЗОНАТОРНЫЙ МЕТОД (
,
,
)
4.1. Принцип, условия и режим измерения
4.1.1. Прямое (
) и обратное (
,
) сопротивления потерь определяют исходя из измерения добротности резонаторного устройства с включенным в него измеряемым диодом и учета потерь в резонаторе, определяемых с помощью эквивалентов КЗ и XX.
4.1.2. Значения частоты измерения и напряжения (тока) смещения следует приводить в ТУ на диоды конкретных типов.
4.2. Аппаратура
4.2.1. Измерения проводят на установке, структурная схема которой приведена на черт.4.
- генератор качающейся частоты;
- аттенюатор;
,
- ответвители направленные;
,
- вентили;
- резонатор с проверяемым диодом;
- нагрузка согласованная;
- источник смещения;
- индикатор КСВН и ослаблений
Черт.4
4.2.2. Элементы, входящие в структурную схему, должны удовлетворять следующим требованиям:
1) ответвители направленные
и
должны иметь переходное ослабление и направленность не менее 20 дБ;
2) нагрузка согласованная
должна иметь коэффициент стоячей волны не более 1,2;
3) резонатор
должен иметь добротность с эквивалентом КЗ и XX не менее 500;
4) индикатор КСВН и ослаблений
должен удовлетворять требованиям п.3.2.3;
5) эквиваленты КЗ и XX должны удовлетворять требованиям пп.1.2.2 и 2.2.6;
6) генератор качающейся частоты
, вентили
,
, аттенюатор
- по ГОСТ 19656.0-74;
7) калибровочный резистор должен представлять собой деталь из кремния с металлизацией;
8) значение сопротивления калибровочного резистора не должно отличаться от номинального значения более чем на 10% и находиться в пределах 0,2-2,5 Ом;
9) калибровочный конденсатор должен представлять собой деталь из кварца с металлизацией;
10) значение емкости калибровочного конденсатора не должно отличаться от номинального значения более чем на 10% и лежать в пределах 0,05-1,0 пФ;
11) чертежи на калибровочные резисторы и конденсаторы и значения сопротивлений и емкостей калибровочных резисторов и конденсаторов должны быть приведены в ТУ на диоды конкретных типов.
4.3. Подготовка к проведению измерений
4.3.1. Эквивалент КЗ вставляют в резонатор.
4.3.2. Измеряют резонансную частоту (
) в мегагерцах, характеристики и частоты
,
в мегагерцах, на уровне по 3 дБ справа и слева от уровня характеристики на частоте резонанса.
4.3.3. Рассчитывают значение добротности резонатора с эквивалентом КЗ (
) по формуле
. (31)
4.3.4. Эквивалент XX вставляют в резонатор.
4.3.5. Измеряют резонансную частоту (
) в мегагерцах, характеристики и частоты
,
в мегагерцах на уровне по 3 дБ справа и слева от уровня характеристики на частоте резонанса.
4.3.6. Рассчитывают значение добротности резонатора с эквивалентом XX (
) по формуле
. (32)
4.3.7. Калибровочный резистор с установленным значением сопротивления вставляют в резонатор.
4.3.8. Определяют резонансную частоту (
) в мегагерцах, характеристики и частоты
,
в мегагерцах, на уровне по 3 дБ справа и слева от уровня характеристики на частоте резонанса.
4.3.9. Рассчитывают значение добротности резонатора с калибровочным резистором
по формуле
. (33)
4.3.10. Рассчитывают значение коэффициента связи (
) в омах по формуле
, (34)
где
- установленное значение сопротивления калибровочного резистора, в Ом.
4.3.11. Калибровочный конденсатор с установленным значением емкости
в пикофарадах вставляют в резонатор.
4.3.12. Определяют значение резонансной частоты характеристики (
) в мегагерцах.
4.3.13. Калибровочный конденсатор с установленным значением емкости
в пикофарадах вставляют в резонатор.
4.3.14. Определяют значение резонансной частоты характеристики (
) в мегагерцах.
4.3.15. Рассчитывают значение эквивалентной емкости резонатора
в пикофарадах по формуле
. (35)
4.4. Проведение измерений
4.4.1. Измеряемый диод вставляют в резонатор.
4.4.2. Заданное значение прямого тока смещения подают на проверяемый диод.
4.4.3. Определяют резонансную частоту характеристики
в мегагерцах и частоты
,
в мегагерцах на уровне по 3 дБ справа и слева от уровня характеристики на частоте резонанса.
4.4.4. Заданное значение обратного напряжения смещения подают на проверяемый диод.
4.4.5. Определяют резонансную частоту характеристики
в мегагерцах и частоты
,
в мегагерцах на уровне по 3 дБ справа и слева от уровня характеристики на частоте резонанса.
4.5. Обработка результатов
4.5.1. Значение прямого сопротивления потерь
рассчитывают по формуле
, (36)
где
- коэффициент связи, Ом, определяемый по п.4.3.10;
- значение добротности резонатора с эквивалентом КЗ, определяемое по п.4.3.3;
- значение добротности при прямом смещении на диоде;
- значение резонансной частоты характеристики резонатора с диодом в режиме прямого смещения, МГц, определяемое по п.4.4.3;
,
- значения частот на уровне по 3 дБ от уровня характеристики на частоте резонанса, МГц, определяемые по п.4.4.3.
4.5.2. Значение обратного сопротивления потерь (
) в омах рассчитывают по формуле
, (37)
где
- значение эквивалентной емкости резонатора, Ф, определяемое по п.4.3.15;
- значение добротности резонатора с эквивалентом XX, определяемое по п.4.3.6;
- значение емкости структуры диода, Ф, определяемое по ГОСТ 18986.4-73;
- значение резонансной частоты характеристики резонатора с диодом, Гц, в режиме обратного смещения, определяемое по п.4.4.5;
- значение добротности при подаче на проверяемый диод обратного смещения, рассчитываемое по формуле
, (38)
где
,
- значения частот, определяемые по п.4.4.5.
4.5.3. Значение
в омах рассчитывают по формуле
. (39)
4.6. Показатели точности измерения
4.6.1. Погрешность измерения прямого сопротивления потерь
находится в интервале ±20% с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,5-10 ГГц для значений
в пределах 0,2-10,0 Ом.
4.6.2. Погрешность измерения обратного сопротивления потерь
находится в интервале ±25% с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,5-10 ГГц для значений
в пределах 0,5-10 Ом.
4.6.3. Погрешность измерения
находится в интервале ±25% с установленной вероятностью 0,95 в диапазоне частот 0,3-10 ГГц для значений
в пределах до 100 кОм.
4.6.4. Погрешность измерения
,
,
для значений, не установленных настоящим стандартом, должна быть приведена в технических условиях на диоды конкретных типов.
4.6.5. Пример расчета погрешности приведен в приложении 4.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОТЕРЬ ПРИ НИЗКОМ УРОВНЕ СВЧ МОЩНОСТИ
Прологарифмировав и продифференцировав формулу (3), получаем выражение для расчета погрешности
(40)
где
- относительное отклонение значения
от номинального значения;
- погрешность установления длины волны в измерительной линии;
- погрешность определения значения ширины минимума коэффициента стоячей волны по напряжению при нагрузке диодной камеры на эквивалент XX;
%;
- абсолютная погрешность отсчета индикатора часового типа измерительной линии;
- погрешность определения значения ширины минимума коэффициента стоячей волны по напряжению при нагрузке камеры на проверяемый диод;
%; (41)
;
; (42)
; (43)
; (44)
; (45)
- коэффициент, зависящий от закона распределения суммарной погрешности измерения и установленной вероятности
. Для нормального закона распределения и вероятности 0,95
1,96;
- коэффициенты, зависящие от законов распределения составляющих погрешности:
(равномерный закон);
(треугольный закон);
(нормальный закон);
; (46)
; (47)
где
- погрешность отсчета по линейке измерительной линии для определения
;
; (48)
- абсолютная погрешность отсчета по линейке измерительной линии;
- погрешность отсчета по линейке измерительной линии для определения
;
; (49)
- абсолютная погрешность отсчета по линейке измерительной линии.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМОГО И ОБРАТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОТЕРЬ (МЕТОД ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С ПОДВИЖНЫМ ЗОНДОМ)
1. Расчет погрешности измерения прямого сопротивления
Прологарифмировав и продифференцировав формулы (8, 9, 10), получаем выражение для расчета погрешности измерения
, (50)
где
, (51)
, (52)
(53)
; (54)
; (55)
; (56)
- коэффициент, зависящий от закона распределения суммарной погрешности измерения и установленной вероятности
. Для нормального закона распределения и вероятности 0,95
1,96;
- коэффициенты, зависящие от законов распределения составляющих погрешностей.
- (равномерный закон).
2. Расчет погрешности измерения обратного сопротивления
Прологарифмировав и продифференцировав формулы (13, 14 и 15), получаем выражение для расчета погрешности измерения
(57)
где
;
; (58)
; (59)
; (60)
; (61)
; (62)
; (63)
; (64)
; (65)
; (66)
- коэффициенты, зависящие от законов распределения составляющих погрешностей, при этом:
(равномерный закон);
(треугольный закон);
(нормальный закон);
(нормальный закон).
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное
РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМОГО И ОБРАТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ ПОТЕРЬ (МЕТОД ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С ФИКСИРОВАННЫМ ЗОНДОМ)
Значение погрешности измерения
и
рассчитывают по формулам (36-66) с учетом значений погрешностей
,
,
,
, рассчитываемых по формулам:
, (67)
где
- погрешность определения значения ширины минимума коэффициента стоячей волны по напряжению: при нагрузке диодной камеры на эквивалент КЗ (
1); при нагрузке камеры на эквивалент XX (
2); при нагрузке камеры на диод в режиме прямого смещения (
3); при нагрузке камеры на диод в режиме обратного смещения (
4);
,
- погрешность измерения частот в точках на уровне по 3 дБ от минимума стоячей волны напряжения в режимах КЗ (
1), XX (
2) прямого (
3) и обратного (
4) смещений, определяемая погрешностью измерения частот панорамным измерителем;
, (68)
где
2, 4;
- погрешность определения смещения минимума стоячей волны по напряжению относительно плоскости отсчета при нагрузке диодной камеры на эквивалент XX (
2); при подаче на диод обратного напряжения смещения (
4);
- погрешность определения смещения минимума стоячей волны по напряжению относительно плоскости отсчета при подаче на диод прямого тока смещения;
- погрешность измерения частот минимумов стоячей волны в режимах КЗ (
1), XX (
2), прямого (
3) и обратного (
4) смещений.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Справочное
РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМОГО И ОБРАТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ ПОТЕРЬ (РЕЗОНАТОРНЫЙ МЕТОД)
1. Прологарифмировав и продифференцировав формулы (36, 37, 38), получаем выражения для расчета погрешности.
1.1. Погрешность измерения
рассчитывают по формуле
, (69)
где
;
; (70)
; (71)
; (72)
; (73)
- погрешность измерения сопротивления калибровочного резистора;
- погрешность измерения частот точек резонансных характеристик резонатора в режиме прямого смещения на диоде для
(
3); при эквиваленте КЗ, включенном в резонатор для
(
1), при калибровочном резисторе, включенном в резонатор
(
), определяемая погрешностью панорамного измерителя;
- коэффициент, зависящий от закона распределения суммарной погрешности измерения и установленной вероятности
. Для нормального закона распределения и вероятности 0,95
1,96;
- коэффициенты, зависящие от законов распределения составляющих погрешности.
(равномерный закон).
1.2. Погрешность измерения
рассчитывают по формуле
(74)
где
; (75)
; (76)
;
;
; (77)
; (78)
; (79)
; (80)
- погрешность измерения емкости структуры диода, определяемая в соответствии с ГОСТ 18986.4-73;
,
- погрешности измерения емкостей калибровочных конденсаторов, определяемые в соответствии с ГОСТ 18986.4-73;
- коэффициенты, зависящие от законов распределения составляющих погрешности.
(равномерный закон);
(нормальный закон).
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Рекомендуемое
МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ ЗОНДА ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (МЕТОД ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С ФИКСИРОВАННЫМ ЗОНДОМ)
1. Для определения полосы пропускания зонда может быть использован метод измерения амплитудно-частотной характеристики зонда измерительной линии в требуемом диапазоне качания частоты.
2. Измерение производят на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.5.
- генератор СВЧ мощности;
- вентиль ферритовый;
- аттенюатор;
- линия измерительная;
- нагрузка согласованная;
- индикаторный прибор
Черт.5
3. На генераторе устанавливают частоту (
) требуемого диапазона качания.
4. Определяют величину сигнала
по шкале индикатора.
5. Перестраивают частоту генератора в пределах требуемого диапазона качания частоты, измеряя при этом величину сигнала по шкале индикатора.
6. Строят график зависимости.
7. Определяют ширину полосы частот, в которой величина сигнала превышает значение 0,75
.
При недостаточной полосе пропускания зонда расширение полосы пропускания зонда достигается перемещением выступов диэлектрического плунжера зонда в верхнее и нижнее положения и вращением ручки перемещения поршня контура детектора головки измерительной линии.
