ГОСТ 19656.13-76
Диоды полупроводниковые СВЧ детекторные. Методы измерения тангенциальной чувствительности

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

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

Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 1, 1987 год


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. 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 .
_______________
* Текст соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

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

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

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).