Значение потерь мощности сигнала в элементах схемы на входе измеряемого транзистора рекомендуется измерять на той же установке, на которой измеряют Кш. Коэффициент (а), который отражает потери мощности сигнала, рассеиваемой в данном элементе, определяют в относительных единицах по формуле
а=(1—КїїіД (13)
Кш2 /
где Кпп — значение минимального коэффициента шума, определяемое при отсутствии в схеме измеряемого элемента;
Кш2—значение минимального коэффициента шума, определяемое при включенном измеряемом элементе в схему между ГШ и остальной ее частью.
Методику измерения потерь в элементах схемы, приведенной на чертеже между выходом ГШ и измеряемым транзистором, приводят в техническом описании на измеритель Кш-
Коэффициент потерь в элементах схемы (а,) должен соответствовать условию
«г<1. (14)
Так как на результат измерения влияют потери во всех элементах схемы на входе измеряемого транзистора, то определяют суммарный коэффициент потерь (аг)
а2=Еа;. (15)
і
Значения аг могут быть различными при измерении собственного Кш измерительного тракта и при измерении Кш транзисторов в зависимости от настройки трансформаторов полных сопротивлений.
Аппаратура для измерения Кш должна одновременно измерять коэффициент усиления по мощности Кур в тех же режимах и условиях согласования, в которых измеряют Кш-
Измерительные установки, предназначенные для измерения Кш транзисторов, должны обеспечивать измерение Кш до 20 дБ и должны иметь при этом основную погрешность при использовании рабочего ГШ, у которого ЭШТ в выключенном состоянии равно То, в пределах ±1 дБ на частотах ниже 180 МГц и ±0,6 дБ на частотах от 180 МГц и выше. Рекомендации по снижению погрешности даны в приложении 2.
ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
Перед измерением следует включить аппаратуру и обеспечить ее прогрев в течение времени, предусмотренного в эксплуатационной документации на измеритель Кш-
При использовании НГІІІ следует до начала измерений обеспечить выдержку, необходимую для установления заданной температуры, в течение времени, указанного в эксплуатационной документации на НГШ.
Перед измерением проводят калибровку, в процессе которой измеряют собственный коэффициент шума Кш соб измерителя шумовой мощности и индикатора. Калибровку проводят при помощи специальной согласованной перемычки, замыкающей накоротко выводы базы и коллектора контактного устройства. При этом измерительный тракт согласуют на минимум Кш при помощи трансформатора полных сопротивлений Т2. Измерение собственного Кш измерителя проводят с учетом поправок на потери.
Измеряемый транзистор включают в контактное устройство и устанавливают режим по постоянному току.
Для определения Кш производят отсчет на индикаторе измерителя МОЩНОСТИ шумов При выключенном ГШ — Р1 и при включенном ГШ — р2, а также производят настройку трансформаторов полных сопротивлений: трансформатора Т2 на максимальное значение усиления, трансформатора ТІ— на минимальное значение Кш, если иное условие не установлено в технических условиях на транзистор конкретного типа.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Значение Кш определяют по результатам измерения в относительных единицах ИЛИ В децибелах (КшдБ =10 IgKme») по формуле
is G' Кш соб 1 /1 с
где G' — значение СПМШ в относительных единицах, пересчитанное ко входу измеряемого транзистора, с учетом поправки на потери в элементах схемы между выходом ГШ и входом измеряемого пранзистора определяют по формуле
G' = G(l-a2), (17)
где G ■— значение СПМШ, приведенное в паспорте ГШ или полученное в результате градуировки;
01 — результат измерения мощности шума на выходе транзистора при выключенном ГШ, 0] пропорционально (То + Тс тр)
;
р2 — результат измерения при включенном ГШ, (р2—Pi) пропорционально ДТ’гш’,
Кш соб — собственный стандартный коэффициент шума измерительного тракта в сечении, где подключен измеряемый транзистор;
Кур — коэффициент усиления по мощности измеряемого транзистора.
При компенсации Кш соб до значения, равного единице, второе слагаемое в формуле (16) равно нулю.
При использовании в измерениях НГШ значение Pi пропорционально (Гхол + Тетр), поэтому обработка результатов измерения в соответствии с алгоритмом, приведенным в п. 4.1, дает либо рабочий коэффициент шума МШраб, либо реальный коэффициент шума КШ ХОЛ*
Если СПМШ выражено в единицах То, то получают
[S’ 0'31 Кш СОб 1 /1 Ох
Аш раб— - ~
Р2—Р1 Лур
Тогда значение стандартного коэффициента шума определяют по формуле
у -f
(19)
70
где Т'хол—значение ЭШТ, на выходе НГШ, пересчитанное ко входу измеряемого транзистора, с учетом поправки на потери мощности в элементах схемы между выходом НГШ и входом измеряемого транзистора, определяют по формуле
Е
^к»==7хоЛ(1-“2) + «2Л)-
(20)
г
К UI ХОЛ
°хол
К ш соб 1
ХуР
(21)
(^ХОЛ
(22)
Кш соб хол — собственный реальный коэффициент шума измерительного тракта в сечении, где подключен измеряемый транзистор.
Значение стандартного коэффициента шума транзистора определяют по формуле
(23)
Jo
ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
Показатели точности измерения коэффициента шума транзистора должны соответствовать установленным в технических условиях на транзистор конкретного типа.
При использовании ГШ, у которых ЭШТ на выходе выключенного ГШ равна стандартной То, границы интервала (бАш), в котором с установленной вероятностью 0,9973 находится погрешность измерения, определяют по формуле
8/Гш=±31//'^^-У+а2/-^4гУ (24)
V 3/ Уз / ’
где /Сш осн — основная погрешность измерителя коэффициента шума, приведенная в его эксплуатационной документации;
б/э — погрешность установления тока эмиттера;
а — коэффициент влияния, который определяют по формуле
й=^ш (эн (25)
д!3Кщн
где Кшн — норма на коэффициент шума в относительных единицах, указанная в технических условиях на транзистор конкретного типа;
/эн — значение тока эмиттера, при котором производят измерение Кш, указанное в технических условиях на транзистор конкретного типа.
При использовании НГШ, СПМШ которого отградуирована в единицах стандартной температуры То, границы интервала (йАш), в котором с установленной вероятностью 0,9973 находится погрешность измерения, определяют по формуле
4^(26)
где 67’хол= ^Х0Л • 100%—относительная погрешность ЭШТ на 'ход
выходе НГШ, выраженная через абсолютную погрешность АТХОЛ, указанную в паспорте на НГШ.
При использовании НГШ, СПМШ которого отградуирована в единицах Гхол, границы интервала (Жш), в котором с установленной вероятностью 0,9973 находится погрешность измерения, определяют по формуле
+а2( (27)
Уз
/
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное
ТЕРМИНЫ И ПОЯСНЕНИЯ к ним
Термин |
Пояснение |
Примечание |
Стандартная температура источника сигнала на входе измеряемого транзистора (Го) Температура охлажденного источника сигнала (Тхол) Эффективная шумовая температура входа транзистора (Ге тр) Приращение эффективной шумовой температуры на выходе включенного генератора шума (АГг ш) Спектральная плотность мощности шума (СПМШ) (G) |
Стандартная температура, по отношению к которой нормируют все шумовые параметры Эквивалентная шумовая температура па выходе охлажденного источника сигнала, помещенного во входную цепь измеряемого транзистора Температура, на которую следует увеличить температуру источника при стандартной температуре, чтобы мощность шумов на выходе нешумящего усилителя (/Сш = 1) равнялась мощности шумов усилителя с источником сигнала на входе при стандартной температуре Величина, характеризующая избыточную спектральную плотность шума КУ1 ш Избыточная мощность шума в полосе 1 Гц на выходе включенного генератора шума |
Кроме стандартного коэффициента шума по отношению к температуре Tq нормируют выходную мощность генератора шума, эквивалентную температуру других источников и тг д. Го = 293 К ГХ О Л Го Мощность на выходе охлажденного источника сигнала Рш хо л = /СГХолД^ Шумовая температура является шумовой характеристикой транзистора и однозначно связана с Кш соотношением ГеТр = Г0(Кш-1) Используют для расчета относительного значения СПМШ: А Гг ш G— и Ті г Д СГхОЛ— т' ХОЛ СПМШ может выражаться в Дж/Гц, в единицах абсолютной температуры К, а также в относительных единицах. В последнем случае также используют термин: относительная шумовая температура (ОШТ) |
Продолжение
Термин |
Пояснение |
Примечание |
Стандартный коэффи- |
Отношение мощности шу- |
Нормируют стандарт- |
циент шума (Кш) |
мов на выходе транзистора |
ный Кш шума при уело- |
|
к той ее части, которая выз- |
вии, что сопротивление |
|
вана шумами сопротивле- |
источника сигнала нахо- |
|
ния источника сигнала при |
дится при стандартной |
|
температуре Г0=293 К |
температуре 7'о=293 К и генерирует соответственно мощность тепловых шумов РШо, равную КТ0М То+^е тр Кш- т 1 0 |
Реальный коэффициент |
Отношение полной мощ- |
Поскольку источник |
шума (Kin хол) |
ности шумов на выходе |
сигнала находится при |
|
транзистора к той ее час- |
температуре Гхол, то он |
|
ти, которая вызвана шума- |
в соответствии с этим ге- |
|
ми сопротивления источни- |
нерирует мощность теп- |
|
ка сигнала, температура ко- |
ловых шумов: |
|
торого равна Гхол |
Рш хол = і ?ХОл+ Т'е тр Кш ХОЛ— т » ХОЛ ХОЛ |
Рабочий коэффициент (Кш раб) |
Отношение полной мощ- |
Кш раб 7ол |
ности шумов на выходе |
|
|
|
транзистора, у которого на входе помещен источник |
Аш хол 1 0 |
|
сигнала при температуре, равной Лол, к мощности, |
Лол + Pq тр |
|
Аш раб— |
|
|
которая могла бы поступать на выход из источника |
То |
|
при температуре То |
_ Та— Лол Аш раб—Аш т 1 о |
Минимальный коэффи- |
Значение коэффициента |
Понятие минимального |
ЦИеНТ Шума (Яш mln) |
шума транзистора в уело- |
Кш в одинаковой степени |
|
виях настройки входной и |
применимо к стандарт- |
|
выходной цепей, соответст- |
ному Л’ш mln и к рабо- |
|
вующее наименьшему зна- |
чему /Сш раб mln И К XO- |
|
чению коэффициента шума |
ЛОДНОМу хол min |
Оптимальный коэффи- |
Значение коэффициента |
—* |
циент усиления по мощ- |
усиления по мощности тран- |
|
НОСТИ Кур опт |
зистора в условиях настройки входной и выходной цепей, соответствующих Kui min |
|
Продолжение
Термин |
Пояснение |
Примечание |
Максимальный коэффициент усиления по МОЩНОСТИ (Кур max) |
Значение коэффициента усиления по мощности транзистора в условиях настройки входной и выходной цепей на максимум усиления по мощности |
Кур max СУЩЄСТВУЄТ только у транзисторов которые являются абсо лютно устойчивыми |