Способ измерения шумовых параметров рассеяния активных приборов

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВЫХ ПАт РАМЕТРОВ РАССЕЯНИЯ.АКТИВНЫХ ПРИБОРОВ, включающий измерение собственных спектральных плотностей при согласованных нагрузках на входе и выходе и изменение взаимных спектральных плотностей при рассогласовании какого-либо электрода, отличаюшийся тем, что, с целью, повышения тсэчности и достоверности измерения, производят дополнительное измерение собственной спектральной плотности со стороны общего электрода активного прибора при подключении его к линии передачи с согласованной нагрузкой, а измерение мнимой составляющей взаi имных спектральных плотностей производят отдельно при использовании (Л одной рассогласованной нагрузки, подключенной к любому электроду ак; ТИВНОГО ПрИбОроЬ-. yi Y

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 9(59 G 01 P 29/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3387292/18-21 (22) 11 ° 12.81 (46) 07.07.83 ° Бюл. ((25 (72) A.È.Ñìèðíoâ и A.A.Ïàâëþêoâñêèé (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго

Орджоникидзе .(53) 621.317(088.8) (56) 1. Шепеткин Ф.В., Данич Ю.С, Шумовые свойства транзисторного усилителя дециметрового диапазона. Электросвяэь, В 3, 1973. .2 Kotaro Hirano and SeQchi Kanema.

Matrix Representations of Noise Figures and Noise Figures Charts in Terms

of Powet wave variables- IEEE, Trans., 1968.,V.MTT-16, М 9. . 3, Васильев Г.Н, Каменецкий IO.A.

Волновые шумовые параметры транзисторов. Микроэлектроника и полупроводниковые приборы. Под ред. А.A.Ва,сенкова и Я.A.Ôåäoòoâà. М., 1Совет, :ское радио,1980,вып.5 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВЫХ IIA-.PAMETPOB РАССЕЯНИЯ AKTHBHbIX ПРИБОРОВ, включающий измерение собственных спектральных плотностей при согласованных нагрузках на входе и выходе и изменение взаимных спектральных плотностей при рассогласовании какого-либо электрода, отличающийся тем, что, с целью. повышения точности и достоверности измерения, производят дополнительное измерение собственной спектральной плотности со стороны общего электрода активного прибора при подключении его к линии передачи с согласованной нагрузкой, а измерение мнимой составляющей вза- „. имных спектральных плотностей про- g изводят отдельно при использовании . одной рассогласованной нагрузки, подключенной к любому электроду ак,тивного прибора.

1027630

Изобретение относится к разноиэмерениям и может использоваться при проектировании усилителей, смесителей и других шумящих устройств„ на активных приборах.

Известны различные способы измерения шумовых параметров рассеяйия активных приборов, например транзисторов, при их представлении в виде автономных четырехполюсников.

Для полного описания шумовых свойств транзистора-четырехполюсника необходимо измерить 4 вещественных шумовых параметра: собственную спектральную плотность на его входе, собственную спектральную плотность на его выхо- 5 де, а также вещественную и мнимую составляющие взаимной спектральной плотности (1) и (.2J.

Если при .измерении собственных спектральных плотностей вход и выход транзистора-четырехполюсника подключают к линиям передачи с калиброванными согласованными нагрузками, то при измерении взаимных спектральных плотностей одну из согласованных нагрузок поочередно заменяют двумя.рассогласованными нагрузками. Поэтому при измерении собственных спектральных плотностей необходимо учитывать лишь модули йараметров рассеяния, которые выражают влияние мощностей шу мов согласованных нагрузок, тогда как при измерении взаимных спектральных плотностей необходимо учитывать не только модули, но и аргументы параметров рассеяния, а также коэффициенты отражения рассогласованных нагрузок, которые могут быть измерены с конечной точностью. Поскольку при определении взаимной спект, 40 ральной плотности одновременно используют результаты двух взаимосвязанных измерений, то суммарная результирующая ошибка измерения как минимум удваивается. .45

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является споссб измерения шумовых параметров

f включающий измерение собственных спектральных плотностей при согласо- 5() ванных нагрузках на входе и выходе и измерение взаимных спектральных плотностей при рассогласовании входа или выхода (3 J.

Однако допущение 1, В4 S4 =0,(где

à — коэффициент отражения импеданса на входе транзистора, S „и Я., коэффициенты прямой и обрат™ной передачи матрицы рассеяния транзисторачетырехполюсника), положенное в ос- 60 нову обработки данных,- выполняется не для всех типов транзисторов. В известном способе точность измерения взаимных спектральных плотностей оказывается значительно ниже точно ти измерения собственных Спектральных плотностей и обусловливает большую ошибку в расчете коэффициента шума, достигающую в ряде случаев

100-200%.

Кроме того, коэффициенты отражения рассогласованных нагрузок однозначно связаны с параметрами рассеяния транзисторов, что определяет трудоемкость этих методов и их низкую производительность при измерении раэ. личных типов и даже различных образцов транзисторов, так как для каждого транзистора необходимо подбирать строго индивидуальные нагрузки>

Кроме того, способ неприемлем для измерений в том случае, если транзист .тор неустойчив хотя бы при одной иэ рассогласованных нагрузок на какойлибо частоте. Поскольку в ряде случаев трудно обнаружить неустойчивость транзистора, зто снижает досто >ерность.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности измерения шумо. вых параметров рассеяния транзисторов.

Поставленная цель достигается согласно способу измерения шумовых параметров рассеяния активных приборов, включающему измерение собственных спектральных плотностей при согласованных нагрузках на входе и выходе и измерение взаимных . спектральных плотностей при рассог) ласовании какого-либо электрода,при котором дополнительно измеряют собственную спектральную плотность со стороны общего электрода активного прибора при подключении его к ли.нии передачи с согласованной нагрузкой, а измерение мнимой составляющей взаимных спектральных плотностей производят отдельно при использовании одной рассогласованной нагрузки, подключенной к любому электроду активного прибора.

Представление активногО прибора в виде автономного шестиполюсника приведено в (3) для расчета влияния сопротивления в общем электроде на коэффициент шума. Использование этого представления для измерения шумовых параметров транзисторов позволяет исключить влияние параэитных элементов заземления общего электрода, присущее измерению параметров транзистора-четырехполюсника, так как все три электрода транзистора-шестиполюсника подключают к линиям передачи с калиброванными согласованными нагрузками.

На чертеже приведена схема осуществления способа.

При описании свойств транзистора как автономного шестиполюсника необходимо учитывать три шумовые волны: е, 1027630

Нормированные ток 3.,, падаюшая

Ь 10 волна а и отраженйая волна е íà k-tl паре зажимов произвольного много.к полюсника связаны между собой соотношением!

20 изводится по формулам 11 11 I q„I 1 1 5 М М з2 -iS„I

25 а расчет Т f (при подключении втоTvl рого электрода к измерителю спектральных плотностей н рассогласовании третьего электрода) с помощью

C- еТ 2феа г—

4„а где t - — представляют собой спектральную плотность суммарной мощности шумов на входе из- мерителя с учетом шумов внешних нагрузок;

S — параметры рассеяния транзистора-шестиполюсника;

ГБя

a=-----„---

rS53

С=И С 0 0,6 -(Я 52 +I52

ЙМ45,„/ IS+< l +1/(Г) -17-МЕ а(5,5„> % 5,2. 2Л

à — коэффициент отражения рассогласованной нагрузки

11 12 1Ъ

2Л Й 2Ъ СЬ1ЧМЧЪЪ

40

Составитель Н.Михалев

Редактор С.Юско Техред Т.Иаточка Корректор,А.Ференц

ЗйКаз 4731/49 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 е и e>,èçëó÷àåìûå в согласованные нагрузки 1 — 3 со стороны каждого электро» да. Под действием этих шумовых волн через согласованные нагрузки протекают нормированные шумовые токи

3. и 1 . В соответствии,с законом

5 ,Кирхгофа их сумма равна нулю

1„ +1 +1 =0 (<) 1к=аК- К

Так как в режиме измерения пара-. метров падающие собственные шумовые волны транзистора отсутствуют, т. е. а =О, то 1 =-е . Отсюда, учитывая уравнение (1), следует, что сумма отраженных шумовых волн транзистора равна нулю е +е +е =О . (2)

Умножая обе части уравнения (2) последовательно на е 1,е и е, полу. чим, что сумма элементов каждой, строки и каждого столбца шумовой матрицы рассеяния транэистора как автономного шестиполюсиика равна нулю. Параметры Г1" при 1=3 представляют собой нормированные собственные спектральные плотности, а при 1gj — нормированные взаимные спектральные плотности, причем, Ф

Й 34 k TO где

k - постоянная Больцмана;

Т ю293 К вЂ” стандартная шумовая температура.

Полученное свойство шумовой матрицы 3 позволяет выразить вещественные составляющие взаимных спектральных плотностей через собственные спект - ральные плотности

"е „2= Об (wü - Ь Г22)

22

С („„ 22 з ) а между мнимыми составляющими взаимных спектральных плотностей установить соотношение 1 =- =-, Г

Таким образом, для полного определения шумовой матрицы рассеяния транзистора как автономного шестиполюсника достаточно измерить все три собстВенные плотности и мнимую сосР тавляющую какой-либо взаимной спектральной плотности.

Расчет собственных спектральных плотностей по данным измерений про