Держатель транзисторов в устройствах для измерения электрических параметров

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения электрических параметров транзисторов. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей и удобство эксплуатации. Это достигается тем, что держатель трачаиоторов содержит два коаксиально-полосковых перехода 1, два отрезка полосковой линии 2, общее основание 3, пьедестал 4, транзистор (например, ЗП602) 5, крышку 6, направленные ответвители 7, детекторы 8, поликоровые платы 9 с согласованными нагрузками 10, контактный узел 11. р - I - п-диоды 12, цепи 13 смещения, р - I - п-диоды 12 включены в согласованные плечи направленных ответвителей 7, один из выходов которых нагружен на согласованную нагрузку 10. а другие выходы - на детекторы 8. Цепи смещения р- i- п-диодов 12 включают в себя блокировочные емкости и индуктивности . Держатель транзисторов обеспечивает совмещение функций держателя и измерительных датчиков и исключает необходимость его калибровки как самостоятельного устройства измерителя. Держатель транзисторов обеспечивает точность измерения не хуже 5% по модулю и 10° по фазе. 1 з. п. ф-лы, 4 ил. (Л с

CQIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф У 8 7 1J 10 6

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1478156 (21) 4447144/21 (22) 21.06,88 (46) 07,10.91. Бюл. ¹ 37 (71) Новосибирский электротехнический институт связи им. Н.Д. Псурцева (72) В.П. Петров, С.В. Савелькаев и А.В, Борисов (53) 621,396.67.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1478156, кл. G 01 R 27/28, 15.05.87. (54) ДЕРЖАТЕЛЬ ТРАНЗИСТОРОВ В УСТРОЙСТВАХ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения электрических параметров транзисторов. Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей и удобство эксплуатации. Это достигается тем, что держатель транзисто,,5U„„1682942 А2 (si)s G 01 R 27/28 ров содержит два коаксиально — полосковых перехода 1, два отрезке полосковой линии

2, общее основание 3, пьедестал 4, транзистор (например, ЗП602) 5, крышку 6, направленные ответвители 7, детекторы 8, поликоровые платы 9 с согласованными нагрузками 10, контактный узел 11, р — !— и-диоды 12, цепи 13 смещения. р — — n-диоды 12 включены в согласованные плечи направленных ответвителей 7, один из выходов которых нагружен на согласованную на.грузку 10, а другие выходы — на детекторы 8.

Цепи смещения р — i — и-диодов 12 включают в себя блокировочные емкости и индуктивности, Держатель транзисторов обеспечивает совмещение функций держателя и измерительных датчиков и исключает необходимость его калибровки как самостоятельного устройства измерителя.

Держатель транзисторов обеспечивает точность измерения не хуже 5;/ по модулю и

10 по фазе. 1 з. и. ф-лы,4 ил. 15829Л2 (4) (0 —; 2Р! i — dI18

" I . 3l

022 8

/5 1

Иooi?pBTBHNB относи пзя K радиоизме!!и.гольной технике, МО>КВТ бь!ть использовано

В устройствах для измерения электрических параметров. а именно для измерения Ь-параметров транзисторон и является усоверц енствованием известного держателя по авт, сн. N.". 1478 156.

Цель!О изобретен!ЛЯ Я!зляется (!Эсширение эксплуатационных нозможноте!л и удобство эксплуатации.

На Фиг. " г!Риведен Elåp> (àòBf!ü гоэнзисторов; на фиг, — эяект1зическэя схема

Включония ди!Звон В СОГласовэнное плеч(!

Ответвителя; нэ фиГ. 3 — (:тру((! ур1-!э>1 схе!"".В измерителя S-пэрамет!(!ОВ на (1>!лг. 4 — калибpoBo÷I-I6ÿ нагруз!;э,,с..18 p>!(BTBль т1за нзи ст!31)ов (фиГ, 1) сод613 " . :ит, !иэ коаксиально- п(зло кзвых Г!6, зеходах II Два отрезка полосковой линии 2, об!цее 0GI-овэние 3, пьедестал 4, транзистор (например, ЗП602) 5, крыьвку (3, направленные ответнители 7, дзтекторы 8, пол и коpО вы 8 платы 9 с сс! лас э в анны м и нэгрузкамл 10, контактный узел i1, р — I— и-длоды 12, Цепи 13 смещения, На электоическол схема гкл:очения диодов 12 г согласованное иле О направленно! Р Ответнит6ля 7 (фиГ, 2) Один выход посг!еднего нагружен нэ соглэсованну о наГ!3>jÇI, И;:.меритель (фиг. 3) 3-пэраметрпн сод(ер>кит СБЧ-генератор 16, /!е !игель 17 г. ощности, 613Ч-перекл!о гатз ги 18, !!ЭГ1?ужен;ь:8 на согласовэ,-. -!ые;=",rpó6êkI 1 фазоврагцатель 20. дер><атель .".."1 трэнзлсто" (>Он и l?JIOI< 22 уира вле )!ия и об;зэботки дэн,ы х (например, ми кро3 В М}.

Калибровочная нагрузка (фиг. 4) содержит пьедестал 4, две поликоро!зые платы 23 с расГ!ределенными емкостями 24 и пОлОсковыми выводами 25, Вь!Водят математические выражения, необходимые для OE!редзления комплексногз коэффициента отраже:-::ия (ККО), измеряс I

1! -1 I1JIII1 BLI>(0 UB 2-2 де ">жателя (фиг, 3). Известно, .!то <Омпле;<сная амплитуда волны, падаю!цая на детектор входног0 или выходного направленного

О-гветвителя„нагруженного H-; р — I — n-диоды (назначение и принцип действия введенных направленных ответвите."ей пада!Ощей волны представлены по!л описэни!и работы деря,ателя), связана с ККО исследуемой нэГ!?уэ "(! подкл "зчэемой к измери18льь!Ому

Выходу направленного ответнителя (измерительного шестиполюс!- Икэ} выражением

Ni;I = А;i

1+С!ц Г! (1)

1 !" !!(! 1 где Г1ц — комплексная амплитуда вслны. пада!Ощая нэ детектор входного (I = 1) или

5 Выход Ioro(i =2) направленного ответнителя в I,— м состоянии p — i — и-диодов (k =- 1, 2, 3)

l! — ККО. Измеряемый на входе 1-1 (I =

=- 1) или вь!Ходе 2-2 (I =- 2) держателя;

Ац, Dki, Сц — собственнь!6 комплексные

1!0 константы входного (! == 1) или Выходного (1 ==-2) нап1завлень!ОГО 01 ВетВи еля D 1(м состо янии p — I — и-ДиоДОВ (k = 1, 2, 3), Согласно выражени!о,1) амплитуда мощности На квадратичном детекторе (пропорциснэльная нарпяжени!о) связана с измеряемым ККО 1 Выражением

+ а" Г! сов (л! + а!;з Г! 310 (/1 = Bkg (2) (-РB

2, II -,2,,"1: i =-- Г» /! - Г "(i .ц

I?

jj

Ва = 2 (П II CnS,rn)I., — Р i" j II СЫ PC»):

ii э;;з = 2 (Рц Сц зjn (Рсц — Оц з10 (/?I?I

AkI, DkI. (Д(зц и (61:Ä pc!<, — моДули и фазы

:гзбственных ко!!стант Ац, Dki и 0kj соответ61 ВЕНIIO. Вки!и 00(зэзом, для T p6, < состояний р

i — n-диодов (I< =-. 1, 2, 3) входного (I:= 1) или выходного (! =. 2) направленного отзетвителя можно сформировать систему линейных уравнений вида (2), решение которой относительно Х! =- Гi, Yl = Гicos (, . и Zl = Г!з10 pi

-2 позволяет определить модуль и фазу измеряе.!1ого ККО, Г!1 = /.>(!, р1:=- э!.С((1(7!/Yi), (3)

EДе Г!1, (/>jj — моДУль и фаза измеРЯе: ого KKO

40 1!1, измеряемо!о в двух фиксированных положениях фазовращателя (фиг. 3, j = 1, 2).

KI(O, измеряемый в сечениях входон ";-1

1 (Г11) и выходов 2-2 (Гг!), связан с S-параметрами исследуемого транзистора (измеряе45 мых в эт!лх же сечениях) зырэ>кениями (1): г 1

S1I = (I 1162 Г1261)/(6г 61), 12 = (Г12 — 1 !1}/((2 — G1);

«>21 = 61(г(1 21 — Г22)/(G р1); р >?" = (! "2С 1 1 16 1)/IG? — G 1) Ф где 61 — fjBG линейных независимых относигельных Возбух<ДениЯ В,двух (1>иксировэн г!ь!х полОжениях !!?эзовращэте!1Я (! = 1, 2), отг Пые опревеляются выражением

1682942

10 где d11 и d22 — относительные ККО, измеряемые в сечениях 1-1 и 2-2 соответственно

I при последовательном их соединении отрезком полосковой линии длиной i;

P — фазовая постояннал; ! — два линейно независимых начальных относительных возбуждения в соответствующих фиксированных положениях фазовращателя (J = 1, 2), определлемых выражением

К! =- Г1! е!2, (6) где Г1! — ККО, измеряемый в сечении 1-1 при последовательном соединении его с сечением 2-2 отрезком полосковой линии

I длиной !.

Для определения ККО Г!! необходимо знать модули Aki, Okl, Cki и фазы pDki и фс1,! собственных комплексных констант входного и выходного направленных ответвителей, которые для трех состояний р — !— и-диодов определяются их калибровкой, Калибровку можно выполнить с помощью пяти аттестованных калибровочных нагрузок с произвольными известными фазами и модулями, равными единице (одна из которых приведена на фиг. 4), последовательно подключаемых в сечении 1-1 и 2-2, Для опре! I деления модулей и фаз собственных комплексных констант направленных ответвителей представля!от выражение (1) в виде

PkIm =- Х1 1+ Xkz сов P + Х з з!и Pm+

+ Х14 hakim cos Pm + Xk5 Рцт 3!и Pm, где в ; (1 - - о, 2j 2 Вю Dpi cos rpaqi

Xkl —; XkZ—

1+Сц 1+Сц

2 Вц Рц sin ipgki

Хкз =—

1+С,;2

2 Сц cos рсц 2 Сц з!и pcki

Xk4, Xk5

1+Сц 1 + Сц

pm--фаза ККО калибровочной нагрузки;

m — порядковый номер подключаемой калибровочной нагрузки (m =- 1, 2...5).

Таким образом, последовательное включение в держатель пяти калибровочных нагрузок с известной произвольной фазой ККО при одновременной регистрации уровней мощности Рц<, на детекторах входного(i = 1), а также выходного (i =2) направленных ответвителей для трех .различных состояний р — i — и-диодов (k = 1, 2, 3) позволяет сформировать по три системы линейных уравнений пятого порядка для входного и выходного направленных ответвителей.

Решение данных систем уравнений относиТЕЛЬНО Xkm ПОЗВОЛяЕт ОПрЕдЕЛИтЬ МадуЛИ И фазы собственных комплексных констант

55 входного и выходного направленных и 1 1 виталей в трех различных состоя!!иях р и-диодов:

Ckl = 1/Y1+ 6/Y1 1,,».»„-= а гсср (Х 5/Х!1 );

РИ =- 1/Yz+ 1/ У2 - 1: Р>ц ——==- агсщ (Xkq/Xkz), гдЕ Y1= Xk4 +Xk5 .„Г

Х +Х 2

Хц устройство работает следующим образом, В откалиброванный держатель 21 транзисторов (фиг, 1, 3) устанавливают исследуемый транзистор 5, на вход и выход которого с помощью СВЧ-переключателей

18 одновременно подают зондирующие сигналы. Далее блок 22 управления и обработки данных последовательно переводит р — I — и-диоды 12 входного и выходного направленных ответвителей 7 в три различных состолнил (k = 1, 2, 3) путем подачи на соответствующий вход цепи 13 смещения p-i — п-диодов 12 (фиг. 2) управляющих напряже1!ий 4, что соответствует открыванию соответствующего р — i — и-диода 12, При этом блок 22 управления и обработки данных выполняет одновременное считывание амплитудных значений мощности Рц (пропорциональных напряжению 0п!) на детекторах 8 входного (! = 1) и выходного (I = 2) направленных ответвителей 7 в каждом из трех состояний р — -- n-диодов 12.

Далее блок 22 управления и обработки данных выполняет двукратное решение системы уравнений (2) относительно ККО, измеряемого в сечениях 1-1 (Г11) и 2-2 (Г22) ! в первом фиксированном положении фазовращателя 20 (I = 1). После этого фазовращатель 20 устанавливают во второе фиксированное положение (j == 2) и измеряют ККО Г12 и Г22 по методике, представленной выше, а также из выражений (4) и (5) определяют S-параметры исследуемого транзистора 5, В случае долговременного ухода исходнога уровня выходной мощности СВЧ вЂ” генератора 16 от уровня, установленного при калибровке, дополнительно перед измерением выполняют корректировку параметра

Вц = Akl по формуле ,2

PkI (1 + Сц +2 Сц +2 Сц cos p„-ц)

Вц—

1+D

1682942 детекторов входного (I = 1) и выходного (I =

2) направленных ответвителей 7 в k-м состоянии р — I — и-диодов 12 (k = 1, 2, 3) при установке в держатель 21 транзисторов пьедестала-короткозамыкателя с фазой KKO

180о

Возможен и другой способ исключения влияния долговременной нестабильности выходной мощности СВЧ-генератора, основанный на использовании введенных направленных ответвителей падающей волны и Замене считываемых амплитудных значений уровней мощносу Pki u Pkim на нормированные Рц и Pki» соответственно, Нормированные значения определяются выражениями и.

I, l

Pkl = Pkl/Pkl, Pklm =- Рц»/Pklm

ГДЕ Pki, Pkim — аМПЛИтУДНЫЕ ЗНаЧЕНИЯ УРОВней мощностей, считываемые с детекторов введенных входного (1:= 1) и выходного (! =

=2) направленных ответвителей падающей волны в соответствующих состояниях р — I— и-диодов (k = 1, 2, 3) при измерении и калибровке соответственно, Отмечают, что точность измерения во втором случае несколько хуже, так как использовано четыре детектора вместо двух, неквадратичность характеристик которых вносит дополнительнук> погрешность, Калибровка держателя транзисторов выполняется следующим образом.

В держатель 21 транзисторов (фиг. 1, 3) последовательно устанавливают пять аттестованных калибровочных нагрузок с tlpo= извольной известной фазой ККО (m = 1, 2, 3. 4, 5), одна из которых приведена на фиг, 4, и одновременно подают зондирующие сигналы на вход и выход держателя 21 с помощью СВЧ-переключателей 18, При этом блок 22 управления и обработки данных выполняет одновременно регистрацию

УРовней моЩности Pklm на ДетектоРах вхоДного (I = 1) и выходного (! = 2) направленных ответвителей для трех различных состояний р — I — и-диодов (k = 1, 2, 3) и выполняет вычисление собственных комплексных констант Aki, Dki u Ckl.

Кроме того, при калибровке держателя

21 транзисторов измеряют относительные

1 l

ККО d> l u diaz в сечениях 1-1 и 2-2 соответственно, а также определяют начальные относительные возбуждения KI в двух фиксированных положениях фазовращателя 20 () = 1, 2).

Измерение относительных ККО d11 и dye выполняют в следующем порядке, В держатель 21 транзисторов устанавливают отрезок полосковой линии длиной i. После этого

5 на вход держателя транзисторов с помощью

СВЧ-переключателя 18 подают входной зондирующий сигнал. Далее входным направленным ответвителем 7 (I = 1) измеряют

ККО в сечении 1-1, определяемый системой

10 уравнений (2), который соответствует 022.

Измерение ККО d>< выполняют выходным направленным ответвителем 7 (I = 2) при подаче на вход держателя 21 транзисторов с помощью СВЧ-переключателя 18 выход15 ного зондирующего сигнала. Далее с помощью СВЧ-переключателей 18 выполняют одновременную подачу зондирующих сигналов на вход и выход держателя 21 транзисторов и выполняют измерение KKO Гц в

20 двух фиксированных положениях фазовращателя 20 (j = 1, 2) входным направленным ответвителем (1 = I). После этого определяют начальное относительное возбуждение К .

Предлагаемый держатель транзисторов

25 по сравнению с известным обеспечивает совмещение фнукций держателя транзисторов и измерительных датчиков измерителя в одном устройстве, что способствует упрощению конструкции измерителя и уменьше30 нию его габаритных размеров, Кроме того, исключается необходимость калибровки держателя транзисторов как самостоятельного устройства измерителя, что способствует снижению трудоемкости калибровки и из35 мерения. Держатель транзисторов обеспечивает точности измерения не хуже 5 no модулю и 10 по фазе.

Формула изобретен1 я

1. Держатель транзисторов в устройст40 вах для измерения электрических параметров по авт. св. М 1478156, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных воэможностей и удобства эксплуатации, он.снабжен р — i—

45 п-диодами, включенными по три диода в согласованные плечи направленных ответвителей.

2, Держатель по и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен дополнительными

50 направленными ответвителями со слабой связью с детекторами и нагрузками на выходах их вторичных каналов, причем дополнительные направленные ответвители расположены симметрично основным на55 правленным ответвителям относительно соответствующих отрезков полосковой линии.

1682942

1682942

Составитель В.Садов

Техред М.Моргентал

Редактор Н.Бобкова

Корректор А Осауленко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 34 l0 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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