Диоды полупроводниковые СВЧ параметрические и умножительные. Методы измерения постоянной времени и предельной частоты

ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЧ

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ И УМНОЖИТЕЛЬНЫЕ

Методы измерения постоянной времени
и предельной частоты
Semiconductor microwave varactors and multiplier
diodes. Methods of measuring time constant
and limiting frequency
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 11 сентяб­ря 1979 г. № 3457 срок действия установлен
с 01.01.81 до 01.01.86
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые СВЧ параметрические и умножительные диоды (далее — диоды) и устанавливает следующие методы измерения постоянной време­ни И предельной частоты: т, /пред:
метод четырехполюсника;
метод последовательного резонанса диода;
резонаторный метод.
Методы измерения постоянной времени и предельной частоты диода учитывают потери в измерительной диодной камере.
Общие условия должны соответствовать ГОСТ 19656.0—74.

1. МЕТОД ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА

1.1. Принцип и условия измерений
1.1.1. Постоянная времени или предельная частота диода дол­жна определяться из измерения входного комшлексного сопротив­ления измерительной камеры с включенным диодом с учетом ко­эффициентов пассивного линейного четырехполюсника, которые находят с помощью эквивалентов холостого хода (XX) и коротко­го замыкания (КЗ).
1.1.2. СВЧ-мощность Ро, частота измерений f0, нпаряжение смещения t/CM, при которых производят измерения, должны при­водиться в стандартах и технических условиях на диоды конкрет­ных типов.
Издание официальное Перепечатка воспрещена
★
Переиздание. Октябрь 1984 г.
1.2. Аппаратура
1.2.1. Измерения следует производить на установке, электриче­ская структурная схема которой приведена на черт. 1.

Г—генератор СВЧ мощности; В—ферритовый
вентиль; АП—переменный аттенюатор; ИЛ—
измерительная линия; ИУ—измерительный уси­литель; ИК—измерительная камера; ЯС—ис­
точник напряжения смещения (варианты I. II подачи напряжения смещения определяются кон­струкцией измерительной камеры)

Черт. 1
1.2.2. Эквивалентом XX является корпус диода, в котором по­лупроводниковая структура не подсоединена к выводу диода или отсутствует.
Эквивалентом КЗ является корпус диода, в котором осуществ­лено короткое замыкание в месте установки полупроводниковой структуры без изменения внутренней геометрии корпуса.
Эквиваленты XX и КЗ выполняются в соответствии со стан­дартами и техническими условиями на диоды конкретных типов.
1.2.3. Измерительная линия должна иметь абсолютную по­грешность отсчета положения зонда не более 0,001 Ло, где Ло —■ длина волны в линии передачи в мм, на которой производят изме­рение.
1.2.4. Источник напряжения смещения должен удовлетворять следующим требованиям:
обеспечивать плавную установку и поддержание заданного напряжения смещения с погрешностью в пределах ±2%;
коэффициент пульсации напряжения смещения при токе на­грузки до 10 мА не должен превышать 0,1%.
1.2.5. Измерительный усилитель должен иметь чувствитель­ность по напряжению не более 10 мкВ.
1.2.6. Измерительная камера в зависимости от диапазона час­тот должна обеспечивать коэффициент стоячей волны по напря­жению (Кети) с эквивалентами XX и КЗ:
1.2.7.
К ,, не менее ст U,
20
30
50
80
100
Лсти камеры с измеряемым диодом не менее 1,2 при задан­ном напряжении смещения.
Измерение Лети производят методом удвоенного минимума в соответствии с рекомендуемым приложением 1.
1.3. Подготовка и проведение измерений
1.3.1. Устанавливают заданный режим измерений по частоте fo и мощности Ро.
1.3.2. Находят положение минимума стоячей волны с эквива­лентом XX— /хх в ММ И измеряют /СстОхх-
Находят положение плоскости отсчета /п.о в мм по формуле
А1.о = ^ХХ ± ~ • (1)
4
1.3.3. Находят положение минимума стоячей волны с эквива­лентом КЗ, ближайшее к плоскости отсчета, и измеряют расстоя­ние до плоскости отсчета I кз в мм и Кстикз.
Определяют угол сдвига минимума стоячей волны по напря­жению І фі I относительно плоскости отсчета при напряжении UСМ1
1>
Ло
где /mln, ММ.
Если /<рі I >45°, то проводят дополнительные измерения при Uсм2, при котором / ф2 | <45°.
1.4. Обработка результатов
1.4.1. Определяют постоянную времени диода т в секундах по одной из формул:
при I ®i I < 45°

где fo —' частота измерений, Гц;
Raoc —расчетная величина, определяемая по формуле

при 45°
Ы<45°
1 + (^пос-^стихх—1) •COS2|

где /(ctU, KctU, — коэффициенты стоячей волны ло напря­жению при напряжении смещения (7СМ1 UCm, соответственно;
Ітіп„ Anin,—расстояния от плоскости отсчета до поло­жения минимума стоячей волны по на­пряжению при Uем, и Uем, соответствен­но, мм;
при |?!І > 80° и I <р21 < 45°
l + (Z?noc '-KcrUxX—1)’C°S2^^ ’Zm!na

где q= —— отношение емкостей перехода при смещении ^пер2
U ем, и Uем, соответственно;
Спер,, Спера — емкость ПЄрЄХОДЯ При смещении Uем, и 11ем„ измеренная по ГОСТ 18986.4—73, Ф,
Uем, и I/см,—приводят в стандартах или технических усло­виях на диоды конкретных типов.
1.4.2. Предельную частоту f„pea диода в Гц определяют по фор­муле
?прел~ 2кг •
1.5. Погрешность измерения постоянной времени и предельной частоты должна быть в пределах ’±'15% с доверительной вероят­ностью Р* = 0,997 и определяется по формулам (1) и (2) справоч­ного приложения 2.

2. МЕТОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО РЕЗОНАНСА ДИОДА

2.1. Принцип и условия измерений
2.1.1. Постоянная времени или предельная частота на частоте последовательного резонанса диода должна определяться:
измерением частот /ў и f2 амплитудно-частотной характеристи­ки измерительной камеры с диодом, на которых мощность в А раз больше, чем на резонансной частоте;
измерением ослабления Т измерительной камеры с диодом на резонансной частоте /кд и измерением ослабления Тп измеритель­ной камеры без диода на той же частоте.
2.1.2. СВЧ-мощность Ро, частота измерений /кд, напряжение смещения £/ом, при которых производят измерения, должны при­водиться в стандартах или технических условиях на диоды конк­ретных типов.
2.2. Аппаратура
2.2.1. Измерения следует производить на установке, электриче­ская структурная схема которой приведена на черт. 2.

ГКЧ—генератор качающейся частоты; ИУ—индикаторное устройство: HOI, НО2, //ОЗ—направленные ответвители; ДФ—фиксированный аттенюатор; Ч—частотомер; АП—переменный аттенюатор; ЯЛ—измерительная камера; ИС—источник напря­жения смещения; СИ—согласованная нагрузка

Черт. 2
2.2.2. Генератор ГКЧ и индикаторное устройство ПУ, входя­щие в состав автоматического измерителя Хеми, и ослабления, должны удовлетворять ГОСТ 16423—78.
2.2.3. Погрешность измерения частоты частотомером Ч долж­на быть в пределах ±0,01% — при измерении полосы частот /у, /2 и не более 0,5 % —при измерении ослабления Т.
2.2.4. Направленные ответвители HOI, НО2, НОЗ должны от­вечать следующим требованиям:
направленность не менее 25 дБ;
переходное ослабление должно быть в пределах 10—30 дБ;
Кети входа и выхода не более 1,15.
2.2.5. Аттенюатор АФ должен иметь ослабление в пределах 5—10 дБ и Асти не более 1,2.
2.2.6. Переменный аттенюатор АП должен иметь пределы из­менения ослабления 0—40 дБ с .погрешностью установки ослабле­ния (0,15±0,0057"), где Т — вводимое ослабление в дБ, Ксти ат­тенюатора не .более 1,25.
2.2.7. Источник напряжения смещения ИС должен удовлетво­рять требованиям п. 1.2.3.
2.2.8. Согласованная нагрузка СИ должна иметь Лети не более 1,1 в полосе резонансных частот измеряемых диодов.
2.2.9. Измерительная камера ИК при измерении полосы час­тот f2 должна удовлетворять следующим требованиям:
высота волновода в плоскости включения измеряемого диода должна быть равна высоте корпуса диода. В случае коаксиальной линии расстояние между внутренним и внешним проводниками должно быть равно высоте корпуса диода;
Кети камеры в полосе резонансных частот должен быть не более 1,2;
камера должна обеспечивать подачу на диод постоянного на­пряжения смещения;
значение измеряемого сигнала на частоте последовательного резонанса должно превышать уровень помех не менее чем на 3 дБ;
ослабление камеры с диодом на частоте последовательного ре­зонанса должно быть не менее 6 дБ.
2.2.10. Измерительная камера ИК при измерении ослабления Т должна удовлетворять следующим требованиям:
камера в плоскости включения диода должна иметь волновое сопротивление Zo, которое указывается в стандартах или техниче­ских условиях на измерительную установку;
камера должна иметь элементы настройки, позволяющие осу­ществить последовательный резонанс камеры с диодом и без дио­да на частоте /кд, заданной в стандартах или технических услови­ях на диоды конкретных типов;
Лети камеры на частоте — не более 1,06 при условиях, ис­ключающих влияние элементов настройки.
Камера должна обеспечивать выполнение условия
Тп > ЮГ.
2.3. Подготовка и проведение измерений
2.3.1. Устанавливают заданный режим измерений по мощнос­ти Ро и частоте.
2.3.2. Калибруют генератор качающейся частоты и индикатор­ное устройство по ослаблению в соответствии с нормативно-тех­нической документацией.
2.3.3. Устанавливают в измерительную камеру диод и подают напряжение смещения UCM. Настраивают генератор качающейся частоты на резонансную частоту.
2.3.4. При измерении полосы частот расстраивают генератор в режиме ручной перестройки частоты в сторону верхних частот и измеряют частоту f2, на которой мощность на выходе измеритель­ной камеры измеряется в А раз по сравнению с мощностью в ми­нимуме резонансной характеристики. Аналогично при расстройке в сторону нижних частот измеряют частоту fi. Уровень А отсчиты­вают по индикаторному устройству или аттенюатору АП.
2.3.5. При измерении ослабления настраивают измерительную камеру с диодом в резонанс на частоте fKJl и измеряют ослабле­ние Т в 'минимуме резонансной характеристики. Извлекают диод из камеры и настраивают измерительную камеру без диода в ре­зонанс на частоте /кд и измеряют ослабление Т„ в минимуме ре­зонансной характеристики.
2.4. Обработка результатов
2.4.1. Предельную частоту /пред в Гц при измерении по п. 2.3.4 определяют по формуле
f — (7)
J пред— , . 7 к * )
J2 J 1
где fi, [г — измеренные частоты, Гц;
А — уровень, показывающий, во сколько раз изменена мощность на выходе измерительной камеры при расстройке гене­ратора до