---

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР

ТРАНЗИСТОРЫ БИПОЛЯРНЫЕ

МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА
НА ВЫСОКИХ И СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ

ГОСТ 18604.11-88

(СТ СЭВ 3996-83)

Издание официальное

Цена 5 коп. БЗ 7—88/479

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москв

а

УДК 621.382.33:006.354 Группа Э29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Т

ГОСТ
18604.11—88
(CT СЭВ 3996—83)

РАНЗИСТОРЫ БИПОЛЯРНЫЕ

Метод измерения коэффициента шума
на высоких и сверхвысоких частотах

Bipolar transistors. Method of measuring noise
figure at high and ultra-high frequencies

ОКП 62 2312

Срок действия с 01,01.90 до 01.01,95

Настоящий стандарт распространяется на биполярные тран­зисторы и устанавливает метод измерения коэффициента шума K_ia на высоких и сверхвысоких частотах в диапазоне частот 1 • 10~⁴ до 12,0 ГГц.

Общие требования при измерении и требования безопасно­сти— по ГОСТ 18604.0—83.

Термины и пояснения к ним приведены в приложении 1.

1. ПРИНЦИП, УСЛОВИЯ И РЕЖИМ ИЗМЕРЕНИЙ

   1. Коэффициент шума транзистора К_ШТр представляет собой параметр, показывающий во сколько раз ухудшается соотношение сигнал/шум на определенной частоте за счет собственных шумов транзистора.

   2. Значение (Кштр) транзистора в общем случае определяет­ся формулой

А ш тр _D9 )

* ш

где Р_ш— мощность шума источника сигнала, Вт;

Г’ш тр — мощность шума транзистора, Вт.

Для диапазона частот, в котором мощность шума (Р_ш) источ­ника сигнала определяют по формуле

(2)

И

Перепечатка воспрещена

здание официальное ★

© Издательство стандартов, 1988 где К — постоянная Больцмана, равная 1,38-10~²³ Дж/К;

Т_и — эквивалентная эффективная шумовая температура (ЭШТ) источника сигнала, К;

А/ — эквивалентная полоса частот измерителя шумовой мощ­ности, Гц, отношение мощности шума в правой части формулы (1) можно заменить отношением эквивалент­ных шумовых температур. Тогда значение (К_штр) рас­считывают по формуле

*_штр=^^^₽=1+-^> (3)

где Тетр —ЭШТ, приведенная к входу транзистора (ЭШТВ).

#шт_Р транзистора, работающего в линейном режиме зави­сит не только от свойств самого транзистора, но и от коэффициента отражения источника сигнала. Эту за­висимость определяют по формуле

К —К * ^Ги~^Г°^^|2

■^штр — ЛштігГГ^ь>‘ 1-п 19 ’ V*)

1—1^Ги|²

где Лпітіп —минимальный коэффициент шума;

S — коэффициент, характеризующий степень зависимости /<ш транзистора от условий согласования на его вхо­де;

Г_и — комплексный коэффициент отражения источника сиг­нала;

r_Opt — комплексный коэффициент отражения источника сиг­нала, при котором Кш минимален.

Таким образом К_Шт_Р характеризует шумовые свойства транзис­тора при его работе с источником сигнала, имеющим определен­ные ЭШТ и коэффициент отражения.

(5)

■'о

где То — стандартная температура источника сигнала, равная 293 К (20°С).

В качестве источника сигнала с ЭШТ, равной Т_о, используют резистивную или поглощающую нагрузку, которая согласована в линии передачи и имеет температуру Т_о. Номинальную мощность шума (Р_ш0) такого источника сигнала определяют по формуле

Л_И=О_С< (6)

В процессе измерения Кщ осуществляют контроль суммарной мощности шума на выходе измеряемого транзистора. Информацияо шумовых свойствах транзистора содержится только во втором слагаемом (см. формулы II и 3).

Р_Ш^=КТ_ХОЛЬ/, (7)

где Гхол — эквивалентная шумовая температура на выходе НГШ.

Р_Ш2=Р_Ш хол+Ли _тр = ^/(Лол+Т’е тр). (8)

Б соответствии с формулой (8) при использовании НГШ в процессе измерения Кш в результате первоначальной обработки сигнала определяют рабочий коэффициент шума (/С_шраб) или ре­альный коэффициент шума (Кшхол)

2. Рш хол+Г_ш тр Тхол+Тетр

2. А ш раб~ ~ > (У/

г_шо ¹0

J- Рш хол+^Ш тр 7хол4* Т'е тр /1 п

А Ш ХОЛ • V W

ГШ ХОЛ •* ХОЛ

Значение стандартного К_ш> заданного в технических условиях на транзистор конкретного типа, определяют в процессе дальней­шей обработки результатов измерений по формулам (19) и (23).

Рекомендуется задавать минимальный коэффициент шума (TCinmin), при этом полное сопротивление источника сигнала на входе измеряемого транзистора должно соответствовать настрой­ке на минимальное значение Кш-

Следует учитывать потери в элементах настройки на Лшпнп, а также других элементах передающей линии на входе транзистора. В отдельных случаях, в зависимости от свойств и назначения транзистора, допускается задавать К_{ш тр} при сопротивлении ис­точника сигнала, равном волновому сопротивлению линии переда­чи, например 50 Ом.

2. 3. При наличии помех на частоте измерения рекомендуется принимать меры к снижению помех в месте их возникновения или путем проведения измерений в экранированных помещениях. До­пускается снижать уровень помех путем перестройки измеритель­ной установки в пределах ±2,5% значения частоты измерения.

   4. Температура окружающей среды при измерении должна быть в пределах (25±10)°С, если иное не указано в технических условиях на транзистор конкретного типа.

   5. Измерение К_ш проводят на фиксированной частоте, кото­рую указывают в технических условиях на транзистор конкретно­го типа.

3. АППАРАТУРА

   1. Измерения следует проводить на установке, электрическая схема которой приведена на чертеже.

G1— источник сигнала; WU — развязка; WG — ввод пита­ния при подаче питания через контактное устройство мо­жет отсутствовать; Т1 и Т2— входной и выходной транс­форматоры полных сопротивлений; VT — измеряемый тран­зистор с контактным устройством; IV'’S — вентиль в ряде случаев может отсутствовать; PW — измеритель шумовой мощности и индикатор; G2—блок питания транзистора по постоянному току; G3—блок питания и управления изме­рителем

При использовании в качестве ГШ вакуумного шумового дио­да значение мощности шума (Р_гш) в ваттах на 1 Гц полосы час­тот определяют по формуле

Л_ш=О,5<7/Х_ш, (И)

где 7?_гт — сопротивление ГШ, Ом; q— заряд электрона, 1,6 • 10~'⁶ Кл; /_а — ток анода шумового диода, А.

При использовании других ГШ, например полупроводникового или газоразрядного, выходной уровень значения спектральной плотности мощности шума (СПМШ) приводят в паспортных дан­ных ГШ. ГШ должен быть отградуирован в единицах избыточной СПМШ или избыточной относительной шумовой температуры.

При измерении транзисторов с Аш<2 дБ рекомендуется ис­пользовать образцовые и низкотемпературные генераторы шума НГШ. При использовании НГШ для получения второго уровня шумового сигнала рекомендуется использовать мощность шума от включенного на некоторое время газоразрядного или твердотель­ного ГШ. При этом НГШ должен быть отградуирован по обоим уровням шумового сигнала: низкотемпературному и высокотемпе­ратурному. Низкотемпературный уровень должен быть отградуи­рован в абсолютных значениях ЭШТ на выходе НГШ — Т_хол, а высокотемпературный уровень — в единицах относительной избы­точной СПМШ, выраженной либо в единицах Т_о, либо в еди­ницах Т_хол:

и О_хол = ^Ьу =G—(12) Г| Аол ТХОЛ

где G — значение СПМШ, приведенное в паспорте ГШ или по­лученное в результате градуировки (относительные единицы);

Gxo i — значение СПМШ на выходе НГШ, выраженное в отно­сительных единицах по отношению к ЭШТ на выходе выключенного НГШ;

АТгш —приращение ЭШТ на выходе НГШ, К.

Допускается градуировка ГШ в единицах избыточной шумовой температуры или в единицах /<_ш.

При необходимости в техническом описании на измерительную установку приводят методики градуировки ГШ.

Допускается измерять Кш при работе ГШ в непрерывном ре­жиме и в режиме импульсной модуляции.

Выходное сопротивление ГШ должно быть равно 50 или 75 Ом.

При применении W77 градуировку ГШ рекомендуется прово­дить совместно с ней. Допускается проводить градуировку ГІЇІ на той же установке, на которой измеряют ГШ.

Рекомендуется применять регулируемые трансформаторы пол­ных сопротивлений.

При определенных условиях измерения К_ш, указанных в тех­нических условиях на транзистор конкретного типа, трансформа­тор полных сопротивлений может быть фиксированным или мо­жет отсутствовать.

Выходная цепь измеряемого транзистора может быть нагру­жена элементом с фиксированным полным сопротивлением, зна­чение которого указывают в технических условиях на транзистор конкретного типа. При этом выходной трансформатор полных со­противлений может отсутствовать.

При измерении транзисторов с Лш<2 дБ рекомендуется меж­ду вентилем (№S) и измерителем шумовой мощности PW вклю­чать малошумящий усилитель.

В генераторе шума, измерителе мощности шума и индикаторе должна быть предусмотрена синхронная модуляция шумовых сиг­налов либо иные способы их обработки, обеспечивающие возмож­ность настройки трансформаторов полных сопротивлений на за­данные условия и индикацию измеряемых параметров.

При отсчете измеряемого Кш по шкале отградуированного ГШ допускается градуировать шкалу индикатора в единицах напря­жения, мощности или относительной шумовой температуры в за­висимости от градуированного параметра ГШ.

Собственный уровень шумов PW должен быть таким, чтобы обеспечивать требуемую погрешность измерения. Должна быть предусмотрена возможность компенсации собственных шумов из­мерителя мощности шума либо следует проводить их учет.