УДК 621.382.2.083.8: 006.354    Группа    Э29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЧ СМЕСИТЕЛЬНЫЕ

Методы измерения потерь преобразования

Semiconductor UHF mixer diodes. Measurement methods of conversion losses

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 29 марта 1974 г. № 753 срок введения установлен

с 01.07.75

Проверен в 1982 г. Постановлением Госстандарта от 25.81.83 № 387 срок действия продлен

до 01.07.87

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые диоды СВЧ смесительные и устанавливает в диапазоне частот от 0,3 до 78,3 ГГц методы измерения потерь преобразования L_np6:

дифференциальный метод;

метод амплитудной модуляции.

Методы измерений L_np6 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. № 2).

1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД

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

★

* Переиздание (октябрь 1984 г.) с Изменениями М 1, № 2, утвержденными в июле 1976 г., январе 1983 гПост. № 387 от 25 01.83 (МУС М 7—1976 г., ИУС М 5—1983 г.)

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. № 2).

1.1.2.    (Исключен, Изм. № 2).

1.2.    Аппаратура

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

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

1.2—1.2.2. (Измененная редакция, Изм. № 2).

1.2.2.1.    Переменный прецизионный аттенюатор WU2 должен иметь начальный участок шкалы от 0 до 10 дБ с ценой деления не более ОД дБ. Абсолютная -погрешность установки ослабления должна находиться в пределах ±(0,01+0,005 А), где А — устанавливаемое ослабление.

Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

1.2.2.2.    Значения сопротивлений резисторов R1 и R2 выбирают из условия

t R‘2 I /?вн“ ^гвых, cp>

где i?_BH — внутреннее сопротивление 'микроамперметра РА 1;

Лзых. ср — среднее значение выходного сопротивления измеряемых диодов, 'при этом tfi^noc;

/?_пос — нагрузка диода но постоянному току.

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

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

18

ГОСТ 19656.4-74 Стр. 3

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 РА\ и РА2 должны иметь класс точности не хуже 1 и внутреннее сопротивление /?_BH^10O'M.

1.2.2.2—1.2.2.4. (Измененная редакция, Изм. № 2).

1.2.2.5.    (Исключен, Изм. № 2).

1.3. Проведение измерения и обработка результатов

1.3.1.    Устанавливают заданный по частоте режим измерения. Прецизионный аттенюатор WU2 устанавливают на начальном

участке шкалы на целое число делений в пределах ОД4-0,3.

С помощью аттенюатора WU1 устанавливают на входе диодной камеры заданный режим измерения по мощности Р₀.

1.3.2.    Переключатель S ставят в положение 7.

Измеряемый диод вставляют в измерительную диодную каме-

РУ*

Компенсируют выпрямленный ток диода до нулевого показания миллиамперметра РА2. Затем переводят переключатель 5 в положение 2 и доводят компенсацию до нуля по микроамперметру РЛ1.

1.3.3.    Увеличивают на ДР₀ уровень СВЧ мощности при помощи аттенюатора WU2 в пределах от 0,2 до 0,3 дБ и измеряют значение соответствующего выпрямленного тока Л7_ВП.

1.3—1.3.3. (Измененная редакция, Изм. № 2).

1.3.4.    Определяют потери преобразования Р_Прб в дБ по формуле

(Введен дополнительно, Изм. № 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,    1.4Л. (Измененная редакция, Изм. № 2).

3—818

Стр. 4 ГОСТ 19656.4-74

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

(Введен дополнительно, Изм. № 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. № 2).

2.2.    Аппаратура

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

2.2,    2.2.1. (Измененная редакция, Изм. № 2).

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

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

значение коэффициента модуляции по напряжению т модулятора не должно выходить за пределы 0,04—0,12, относительная погрешность измерения коэффициента модуляции не должна выходить за пределы ±4%;

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

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

форма модуляционной кривой — синусоида.

2.2.2.2.    Блок нагрузок Z должен обеспечивать нагрузки диода по переменному (на частоте модуляции) току /?_м и постоянному току Ruoc, при этом £?м = г_вых, _Ср, где г_Вых, ср—среднее значение выходного сопротивления измеряемых диодов.

20

ГОСТ 19656.4-74 Стр. 5

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

2.2.2.3.    Милливольтметр переменного тока PU должен измерять действующее напряжение на частоте модуляции при сопротивлении нагрузки диода /?_Л1. Класс точности милливольтметра — не хуже 1,5.

2.2.2.1—2.2.2.3. (Измененная редакция, Изм. № 2).

2.2.2.4.    (Исключен, Изм. № 2).

2.3. Проведение измерения

2.3.1.    Устанавливают заданный по частоте режим измерения. На входе измерительной диодной камеры при помощи аттенюатора WU1 при работающем модуляторе устанавливают заданное значение мощности Ро.

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

2.3.3.    Определяют потери преобразования L_riVC, в дБ по формуле

£np₆=10lg—

(Введен дополнительно, Изм. № 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. № 2).

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

(Введен дополнительно, Изм. № 2).

3*

Стр. 6 ГОСТ 19656.4-74

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 зашн распределения составляющих погрешности и суммарной погрешности.

1. Дифференциальный метод

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

^Lnp6=    д/ \2    •    ⁽¹>

ДЯо

2

^2Рч"йг) •<#*+*»+*«>

где Р\~Ро+

_Ро_

L

(2)

прб —

Если принять, что АРо=Р$АА, где АЛ—устанавливаемое при помощи аттенюатора калиброванное изменение уровня мощности (в относительных единицах), и установить /?1 + /?2+Лвн=^пч, то формула (1) принимает вид

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

Д^прб ДЯ₀ Д(Д/_ВП) AR_n4 1-=    Гг—— -    <³)

•^прб    ■*    0    АПЧ

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

1.2. Из формулы (3) следует, что искомая погрешность 6Д_Прб равна

^s^np6= — V 6Я2₊4(8Д/_вп)г + ВЯ²пч ,    (4)

где б Ро — погрешность измерения уровня СВЧ мощности;

6Д/_Вя—погрешность измерения приращения выпрямленного тока;

Шъч —.погрешность установления значения суммы сопротивлений.

22

ГОСТ 19656.4-74 Стр. 7

^пч = ^1+^а+^В1-

1.3.    Погрешность дРо (ом. ГОСТ 19656.0-74) для уровней мощности 10~³—5 * 10~³ Вт (что соответствует режимам измерений смесительных диодов) равна ±7%.

1.4.    Погрешность 6Д/_ВП вычисляют по формуле

ВЛ/_вп=± Ybl\+bl\,    (5)

где б/i — погрешность измерения первого значения така, в середине шкалы прибора класса 1,0, равная ±2%;

6/₂ — погрешность намерения второго значения тока на конце шкалы прибора класса 1Д равная ±1%.

Подставив в формулу (5) значения Ы\ и б/_2| получаем 6Л/_Вп= ±2,2%.

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

1.6.    Подставив в формулу (4) значения бРо» 6Д/_ВП и бполучаем ^7._лрб = ±8,4%. Принимаем 6L_nP6 равной ±9%.

2. Метод амплитудной модуляции

т-РЛ_м

IP

(6)

L

Прб —

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

Логарифмируем формулу (6) и после почленного дифференцирования с за-меной дифференциалов приращениями получаем

^_₂^ ₊ J^ ₊ J|^_₂^.    ,₇₎

Гпрб ^    Р()    №

2.2.    Из формулы (7) следует, что искомая погрешность 6L_nP6 равна

81_П|,б= ± V 4 (й,«)2+8/?2+8Я_ц²+4(5£/)^ ,    (8)

где Ът — погрешность определения коэффициента модуляции;

6Р_М — погрешность определения нагрузки диода по переменному току; бРо — погрешность измерения уровня СВЧ мощности; б U — погрешность показания милливольтметра.

2.3.    Погрешность бт для механического модулятора поляризационного тина принимаем (см. справочное приложение 3) равной ±4%1

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

2.5.    Погрешность б/?_м в соответствии с требованиями настоящего стандарта равна ±1%.

2.6.    Погрешность 6Р₀ (см. ГОСТ 19656.0-74) равна ±7%.

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

2.8.    Подставляя в формулу (8) значения бт, 6#_м, 6Р₀ и Ы)_у получаем 6L_nP б = ±12%.

23

Стр. 8 ГОСТ 19656.4-74

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Справочное

РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОДУЛЯЦИИ ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО МОДУЛЯТОРА

1.    Кривую модуляции СВЧ мощности, создаваемой поляризационным моду

лятором, можно считать синусоидой. Поэтому модуляции т можно определять по двум точкам модуляционной кривой (максимальному и минимальному значения:.    мощности    на выходе модулятора).

2.    Для повышения точности измерения т рекомендуется к выходу аттенюатора WU (см. черт. 2 настоящего стандарта) присоединить измерительную линию, нагруженную на согласованную нагрузку (с К_ст и=^1,05). Детектор зонда измерив, ■.ч'ьш'2 линии должен работать в квадратичном режиме.

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

3.    Коэффициент модуляции рассчитывают по формуле

V

V

&тах °шах

О)

где «шах, а_шт “Максимальное и минимальное показания микроамперметра при поворачивании модулятора от руки.

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

т

_ V а

шах’ ^аш1п

Да.

Да.

^ат1п

№    &max    ttmim

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

Ct_fflax-amin i/Ts v.7 Г 7* Д

от-

a max ^amin

(2)

(3)

где ба_тах и 6a_min — погрешности отсчета по микроамперметру а_т ах и a_min соответственно. Эти погрешности зависят от того, в какой части шкалы прибора проводят измерения.

5.1.    Для уменьшения погрешности Ьт измерения значений а рекомендуется проводить в конце шкалы микро амперметра. При этом следует устанавливать (при помощи аттенюатора) значение а_Шах на самом конце шкалы, т. е а_т&х должна быть равна 100 дел.

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

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

Погрешность измерения а_тш вычисляют по формуле

100

5a_min=±-»%.    (4)

^amin

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

ЮУ а -. /11

100—a    V 1002 ⁺ as ’

(5)

где под а подразумевают amm.

24

ГОСТ 19656.4-74 Стр. 9

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

т	а(дел)	5т , %
0,096	68	4,6
0,104	66	4,3
0,111	64	4,0
0,119	62	3,9
0,127	60	3,8

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

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

25