Способ определения параметров прибора свч



Способ определения параметров прибора свч
Способ определения параметров прибора свч
Способ определения параметров прибора свч

 

G01R31/00 - Устройства для определения электрических свойств; устройства для определения местоположения электрических повреждений; устройства для электрических испытаний, характеризующихся объектом, подлежащим испытанию, не предусмотренным в других подклассах (измерительные провода, измерительные зонды G01R 1/06; индикация электрических режимов в распределительных устройствах или в защитной аппаратуре H01H 71/04,H01H 73/12, H02B 11/10,H02H 3/04; испытание или измерение полупроводниковых или твердотельных приборов в процессе их изготовления H01L 21/66; испытание линий передачи энергии H04B 3/46)

Владельцы патента RU 2575770:

Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") (RU)

Изобретение относится к электронной технике. Предлагается способ определения параметров прибора СВЧ, включающий измерение Μ значений тока Ij, протекающего через прибор, и Μ значений напряжения Uj на электрических контактах прибора при значениях j, равных 1, 2, … М, моделирование работы прибора в виде нелинейной функции этого напряжения на электрических контактах прибора от этого тока и определяемых параметров, собственно определение параметров прибора решением нелинейных уравнений с определяемыми параметрами. В заявленном способе дополнительно измеряют N значений тока Ii и N значений дифференциального сопротивления Ri, при значениях i, равных 1, 2, … N, дополнительно осуществляют моделирование работы прибора нелинейной функцией дифференциального сопротивления от этих i значений тока и определяемых параметров, а собственно определение параметров прибора решением нелинейных уравнений с определяемыми параметрами осуществляют при их общем числе, равном Μ+N, посредством метода наименьших квадратов. Техническим результатом является повышение точности и расширение функциональных возможностей способа определения параметров прибора СВЧ. 3 табл.

 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при проектировании устройств СВЧ широкого применения.

В основе проектирования устройств управления амплитудой сигнала СВЧ (ограничителей, переключателей и т.д.) лежит нелинейная модель диода, которая в простейшем случае описывается эквивалентной схемой с элементами (емкостью, проводимостью, источником тока и т.п.), величины которых являются нелинейными функциями приложенных к этим элементам напряжений. Так зависимость тока от напряжения прибора СВЧ, как правило, представляет собой резко возрастающую функцию.

Известен способ определения параметров прибора СВЧ, включающий измерение Μ значений тока Ij, протекающего через прибор, и Μ значений напряжения Uj на электрических контактах прибора при значениях j, равных 1, 2, … М,

моделирование работы прибора в виде нелинейной функции этого напряжения на электрических контактах прибора от этого тока и определяемых параметров,

собственно определение параметров прибора решением нелинейных уравнений с определяемыми параметрами [1] - прототип.

Недостатком этого способа является то, что измерение вольтамперной характеристики прибора осуществляют при сравнительно малых значениях тока, протекающего через прибор.

Между тем при работе в устройствах управления амплитудой, особенно в защитных устройствах, ток через прибор СВЧ может достигать большой величины и поэтому точность определения параметров приборов СВЧ данным способом приводит к снижению точности, так что при больших токах способ определения параметров прибора СВЧ приводит к большой погрешности при проектировании устройств СВЧ.

Техническим результатом изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей способа определения параметров прибора СВЧ.

Технический результат достигается заявленным способом определения параметров прибора СВЧ включающим измерение Μ значений тока Ij, протекающего через прибор, и Μ значений напряжения Uj на электрических контактах прибора при значениях j равных 1, 2, … М,

моделирование работы прибора в виде нелинейной функции этого напряжения на электрических контактах прибора от этого тока и определяемых параметров,

собственно определение параметров прибора решением нелинейных уравнений с определяемыми параметрами, в котором дополнительно измеряют N значений тока Ii и N значений дифференциального сопротивления Ri при значениях i, равных 1, 2, … N,

дополнительно осуществляют моделирование работы прибора нелинейной функцией дифференциального сопротивления от этих i значений тока и определяемых параметров,

а собственно определение параметров прибора решением нелинейных уравнений с определяемыми параметрами осуществляют при их общем числе, равном Μ+N, посредством метода наименьших квадратов.

Раскрытие сущности заявленного изобретения

Совокупность существенных признаков заявленного способа определения параметров прибора СВЧ, а именно когда:

дополнительно измеряют N значений тока Ii и N значений дифференциального сопротивления Ri при значениях i, равных 1, 2,…N,

дополнительно осуществляют моделирование работы прибора нелинейной функцией дифференциального сопротивления от этих i значений тока и определяемых параметров,

а собственно определение параметров прибора решением нелинейных уравнений с определяемыми параметрами осуществляют при их общем числе, равном Μ+N, посредством метода наименьших квадратов.

Это обеспечит возможность:

во-первых, использования помимо измерения напряжения результатов измерения второй, отличной от напряжения, характеристики прибора СВЧ - дифференциального сопротивления, что приводит к увеличению, по меньшей мере, вдвое точности определения параметров прибора СВЧ и к расширению его функциональных возможностей;

во-вторых, увеличения от N до Μ+N числа измеряемых значений тока, и тем самым увеличения, по меньшей мере, в (Μ+Ν)/Ν раз точности определения параметров прибора СВЧ;

в-третьих, расширения диапазона изменения тока, протекающего через прибор СВЧ, благодаря возможности измерения вольтамперных характеристик прибора СВЧ при малых и средних значений тока, а дифференциального сопротивления - при больших значениях тока и тем самым возможности определения параметров прибора СВЧ для более широкого диапазона токов, при этом в сторону больших токов и, как следствие, - расширение функциональных возможностей;

в-четвертых, применения метода наименьших квадратов, дающего наибольшую точность из всех известных методов, применяемых для обработки результатов измерения, поскольку полное число уравнений (М+Ν) больше числа определяемых параметров.

Сущность изобретения подтверждается также следующими теоретическими выкладками.

Прибор СВЧ имеет низкое сопротивление при прямом включении и высокое - при обратном. Это свойство прибора СВЧ может быть описано с помощью зависимости

где

VT - температурный потенциал;

в идеальном случае VT=k×T/e, e - заряд электрона,

k - постоянная Больцмана,

Т - температура в градусах Кельвина,

при комнатной температуре Т=300 K и VT=0,026 В.

IS - ток насыщения.

Если к прибору СВЧ приложить напряжение U0, то через прибор СВЧ будет протекать ток I. Величины напряжения U0 и тока I измеряют. Часть напряжения в приборе СВЧ падает в области движения электронов, которая описывается сопротивлением RS, а другая часть U - в области, где это движение отсутствует, поэтому внешнее напряжение U0 распределяется между двумя областями

С учетом условия I>>IS и выражения (1) это равенство можно записать в виде

С помощью измерителя LCR-параметров (Тип Л52) измеряют дифференциальное сопротивление прибора

Поскольку I>>IS, то выражение (4) преобразуется к виду

При малых токах измеряют зависимость тока от напряжения. При этом получают Μ значений напряжения U0j и тока Ij, связанных соотношением (3);

j=1,…M.

При больших токах измеряют N значений дифференциального сопротивления Rj и тока Ii, связанных соотношением (5);

i=1,…N.

Параметры прибора СВЧ, которые требуется определить, обозначим в виде неизвестных переменных: x=RS, y=VT, z=VT×ln(IS).

Таким образом, для определения этих неизвестных необходимо решить систему Μ+N уравнений:

x×Ij+y×ln(Ij)-z-U0j=0,

x×Ii+y-Ri×Ii=0, i=1, … N.

Для решения системы уравнений воспользуемся методом наименьших квадратов [2].

Для этого запишем сумму квадратов

Здесь токи Ij и Ii разделены, чтобы иметь возможность отдельно получать решения по измеренным ΒΑΧ и сопротивлениям.

Минимум суммы находится путем приравнивания к нулю частных производных S по x, y и z. После ряда преобразований, получаем систему из трех уравнений с тремя неизвестными:

,

x(I)CM+y(lnI)CM-z·M=(U0)CM,

где

,

Решение системы (8) находится методами линейной алгебры.

Если используется только ΒΑΧ - зависимость напряжения от тока, то в системе (8) отбрасываются все члены, содержащие суммирование по i, если используются только зависимости сопротивления от тока, то отбрасываются члены, содержащие суммирование по j. Отметим, что в последнем случае не определяется ток насыщения IS, поскольку он не входит в уравнение (4).

Итак, как видно теоретическое обоснование полностью подтверждает реализацию заявленного способа определения параметров прибора СВЧ и достижение технического результата - повышение точности и расширение функциональных возможностей.

Пример конкретной реализации способа определения параметров прибора СВЧ.

Рассмотрим определение параметров ограничительного кремниевого диода СВЧ типа «Параграф» с толщиной базы d=0.7 мкм и диаметром мезаструктуры D=20 мкм.

Измеряют Μ значений тока Ij, протекающего через прибор СВЧ - кремниевый диод СВЧ (далее диод), и Μ значений напряжения Uj на его контактах при значениях j, равных 1, 2, … М.

Моделируют работу диода в виде нелинейной функции этого напряжения на его контактах от этого тока и определяемых параметров.

Дополнительно измеряют N значений тока Ii и N значений дифференциального сопротивления Ri, при значениях i, равных 1, 2, … N.

Дополнительно осуществляют моделирование работы диода нелинейной функцией дифференциального сопротивления от этих i значений тока и определяемых параметров.

Определяют собственно параметры диода решением нелинейных уравнений с определяемыми параметрами при их общем числе, равном Μ+N, посредством метода наименьших квадратов.

Измеренные зависимости для этого диода:

1. Напряжения от тока (М=4) приведены в табл. 1.

2.Сопротивления от тока (N=9) приведены в табл.2:

При использовании только зависимостей напряжения от тока (табл. 1) в результате расчета были получены значения параметров диода:

RS=2,45 Ом; VT=0,0356 В; IS=0,67·10-13 А.

При использовании только зависимостей сопротивления от тока (табл. 2) в результате расчета по предложенной методике были получены значения параметров диода:

RS=1,775 Ом; VT=0,04 В.

При использовании обоих зависимостей (табл. 1 и 2) были получены значения параметров диода:

RS=1,82 Ом; VT=0,037 В; IS=1,53·10-13 А.

Примеры 2-9.

Аналогично примеру 1 определены параметры для других ограничительных диодов того же типа, но имеющих другие конструкционные параметры (геометрические размеры).

Данные представлены в таблице 3.

Как видно из таблицы 3, заявленный способ позволяет:

1. Рассчитывать параметры диода, при этом сопротивление RS определяется с наибольшей погрешностью.

2. Величины напряжения VT и тока IS практически не зависят от диаметра диода.

Таким образом, заявленный способ определения параметров прибора СВЧ обеспечит по сравнению с прототипом повышение точности примерно в два раза и расширение функциональных возможностей.

Источники информации

1. Обзоры по электронной технике. Серия 1, Электроника СВЧ. 1991 г., вып. 7, с. 52 - прототип.

2. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений М., Физматгиз. - 1962 г.

Способ определения параметров прибора СВЧ, включающий измерение M значений тока Ij, протекающего через прибор, и M значений напряжения Uj на электрических контактах прибора при значениях j, равных 1, 2, …M, моделирование работы прибора в виде нелинейной функции этого напряжения на электрических контактах прибора от этого тока и определяемых параметров, собственно определение параметров прибора решением нелинейных уравнений с определяемыми параметрами, отличающийся тем, что дополнительно измеряют N значений тока Ii и N значений дифференциального сопротивления Ri, при значениях i, равных 1, 2, …N, дополнительно осуществляют моделирование работы прибора нелинейной функцией дифференциального сопротивления от этих i значений тока и определяемых параметров, а собственно определение параметров прибора решением нелинейных уравнений с определяемыми параметрами осуществляют при их общем числе, равном M+N, посредством метода наименьших квадратов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении космических аппаратов (КА). Способ электрических проверок космических аппаратов заключается в проведении включения и выключения КА, включая подключение или отключение бортовых источников электропитания или их наземных имитаторов.

Изобретение относится к области эксплуатации трубопроводов, в частности теплотрасс, и может быть использовано для обнаружения мест протечек теплотрасс. Технический результат - повышение точности контроля состояние изоляции трубопровода.

Изобретение относится к области контроля фотоэлектрических устройств и касается способа исследования пространственного распределения характеристик восприимчивости фотоэлектрических преобразователей в составе солнечных батарей к оптическому излучению.
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при наземных тепловакуумных испытаниях бортовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) негерметичных космических аппаратов (КА).

Изобретение относится к наземным электрическим испытаниям космических аппаратов (КА) в процессе производства КА на заводе-изготовителе, а также при их предстартовых испытаниях.
Изобретение относится к области технического обслуживания и ремонта подвижного состава железнодорожного транспорта. Способ заключается в том, что с помощью мегомметра измеряют сопротивления электрической изоляции элементов в каждой из групп цепей вагона-термоцистерны.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при определении места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к однородной линии электрической передачи трехпроводного исполнения протяженностью менее трехсот километров.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля ресурса изоляции сухих силовых трансформаторов. Технический результат состоит в повышении точности контроля ресурса.

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров полупроводниковых изделий и может быть использовано на выходном и входном контроле качества изготовления светодиодов.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной технике, в частности - к способам и устройствам контроля качества внутренних электрических соединений сложных технических изделий, включая изделия вооружений, военной и специальной техники.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения места несанкционированного подключения нагрузки к однородной линии электропередачи. По проводам линии электрической передачи, выполненным из обычного материала, токи и напряжения промышленной частоты распределяются по всей ее длине по нелинейным законам. Место подключения нагрузки неизвестной мощности к трехпроводной линии электрической передачи, состоящей из двух линейных проводов, выполненных из стандартного материала и одного линейного провода, выполненного из сверхпроводящего материала, определяется в результате измерения активной мощности несанкционированно подключенной нагрузки в конце линейного провода, выполненного из сверхпроводящего материала. По величине измеренной активной мощности несанкционированно подключенной нагрузки определяется протяженность от конца линии электропередачи до места подключения нагрузки. Данные о напряжениях, токах и активной мощности в линии электропередачи получают через устройства сопряжения или датчики, выполненные в виде трансформаторов напряжения и тока или в виде делителей напряжения и шунтов переменного тока. В результате обработки данных в процессоре формируется величина протяженности участка линии электропередачи до места, где подключена нагрузка. Технический результат заключается в повышении оперативности определения места несанкционированно подключения нагрузки к ЛЭП. 5 ил.

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим измерение двух или более переменных величин, и может быть использовано в составе оборудования, содержащего мехатронные приводы. Как известно, мехатронные устройства сочетают в себе узлы точной механики с блоками электроники и компьютерными устройствами, поэтому предлагаемое техническое решение рационально использовать при диагностике мотор-редукторов, а также станков с числовым программным управлением. Устройство диагностирования и оценки технического состояния мехатронных приводов содержит мехатронный модуль, включающий в себя узел точной механики с подключенными к нему электрическим двигателем и блоком управления. При этом устройство дополнительно содержит датчики сопротивления и силы тока, входы которых подключены к обмоткам электрического двигателя, а также датчики вибрации и температуры, установленные в корпусе мехатронного модуля. Выход датчика сопротивления подключен к блоку тестовой диагностики, а выходы датчиков силы тока, вибрации и температуры подключены к блоку расчета тренда и блоку функциональной диагностики. Выходы упомянутых блоков подключены к блоку расчета остаточного ресурса, выход которого подключен к блоку индикации. Блок расчета остаточного ресурса может быть выполнен на основе микропроцессорной системы, а блок индикации - на основе матричного LCD-индикатора. Техническим результатом является повышение точности диагностики мехатронных приводов за счет измерения и контроля не менее двух параметров, обеспечение возможности постоянного контроля состояния узлов точной механики мехатронного модуля и динамического расчета остаточного ресурса мехатронного привода, что в целом увеличивает его надежность. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к экранировке аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей и может быть использовано для контроля эффективности электромагнитного экранирования корабельных помещений, защищенных от преднамеренных электромагнитных воздействий. В предлагаемом способе оценки качества электромагнитного экранирования узла уплотнения отверстия в электропроводящем экране с закрывающей его электропроводящей конструкцией фиксируют распределение температуры на поверхностях электропроводящего экрана и/или электропроводящей конструкции по периметру отверстия в электропроводящем экране. По величине неравномерности этого распределения температуры судят об эффективности электромагнитного экранирования. Причем фиксацию распределения температуры по периметру отверстия в электропроводящем экране осуществляют тепловизионной съемкой. Технический результат - повышение точности и упрощение технологического процесса оценки и документирования качества электромагнитного экранирования узла уплотнения отверстия в электропроводящем экране с закрывающей его электропроводящей конструкцией в процессе строительства корабля и в условиях его эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерения и контроля и может быть использовано для контроля пригодности к эксплуатации электрических коммутационных аппаратов, преимущественно высоковольтных автоматических выключателей. Предлагается способ диагностики электрического коммутационного аппарата, основанный на измерении функции перемещения подвижного контакта при включении и/или отключении диагностируемого аппарата и принятии решения о состоянии аппарата. При этом в качестве перемещения подвижного контакта принимают зависимость его ускорения от времени, выделяют на этой зависимости высокочастотную составляющую, формируют несколько частотных диапазонов изменения высокочастотной составляющей. Из полученных частотных диапазонов с помощью нейронных сетей-«анализаторов» и информативного параметра Kq выделяют в качестве диагностических признаков наиболее информативные частотные диапазоны. Затем полученные значения выделенных частотных диапазонов измеренной функции ускорения от времени подвижного контакта, наиболее информативных в качестве диагностических признаков, подают на вход нейронной сети-«эксперта», которая и принимает решение о характере неисправности коммутационного аппарата. Технический результат заключается в возможности автоматического диагностирования высоковольтных выключателей с указанием причины неисправности. 5 ил.

Изобретение относится к вакуумно-плазменной обработке и может быть использовано при создании устройств и способов для исследования свойств нанокомпозитов. Кварцевый реактор для исследования температурной зависимости электрического сопротивления высокорезистивных объектов, преимущественно, пленочных образцов из нанокомпозиционных материалов, содержит корпус, на внешней поверхности которого бифилярно намотан резистивный нагреватель. Внутри корпуса на растяжках, выполненных в виде пружин из вольфрамовой проволоки, установлены С-образные зажимы с плоскими губками для размещения исследуемого образца, выполненные из вольфрамовой проволоки, причем в стенке корпуса, в центральной его части, установлена термопара с возможностью радиального перемещения и измерения температуры упомянутого образца, размещаемого в С-образных зажимах. Технический результат - повышение точности определения температурной зависимости электрического сопротивления высокорезистивных объектов и расширение размеров исследуемых образцов. 1 ил.

Изобретение относится к тестированию силовых электрических устройств. Заявленное устройство для тестирования узла преобразователя полной мощности содержит: устройство для подачи электроэнергии от электрической сети; выпрямитель, соединенный с указанным устройством для подачи электроэнергии от электрической сети; устройство для имитирования электрической сети, соединенное с указанным выпрямителем; устройство привода переменной частоты, соединенное с указанным выпрямителем, для обеспечения имитируемой машинной нагрузки; и тестовое соединение для подключения узла преобразователя полной мощности, соединенное с указанным устройством для имитирования электрической сети. Техническим результатом является снижение индуцированных электрических помех в сети. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Группа изобретений относится к методам и средствам защиты космических объектов от высокоскоростных метеоритных или техногенных частиц. Способ осуществляют устройством в виде набора акустических датчиков (АКД), подключенных к измерительно-расчетному блоку, и высокочастотных антенн. Последние размещены вблизи поверхности гермоотсека, а АКД - в его объеме. При пробое корпуса объекта фиксируют моменты прихода к АКД звуковой волны, а по электромагнитным сигналам антенн - момент пробоя гермоотсека. Координаты места пробоя находят, исходя из системы уравнений, выражающих расстояния места пробоя от АКД, определяемые по указанным моментам времени. Из множества АКД выбирают четвёрки с миним. временами прихода звуковой волны. Технический результат группы изобретений направлен на уменьшение погрешности определения координат места пробоя при ограничении количества АКД. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области диагностики неисправностей радиоэлектронных систем. Техническим результатом является уменьшение числа неопределенностей, числа возможных комбинаций причин неисправностей в случае множественных неисправностей в системе. Для этого в системе, содержащей множество приборов, выполненных с возможностью выдачи сигналов, указывающих на их рабочее состояние, осуществляют сбор (111) наблюдений на основании сигналов, выдаваемых приборами диагностируемой системы, и определение общей ситуации на основании собранных наблюдений и заранее определенных деревьев ошибок, связанных с наблюдениями. При этом дерево ошибок описывает отношения между наблюдением и корневыми причинами, а корневая причина указывает на неисправность прибора. Затем определяют (112) связанные ситуации, являющиеся совокупностью наблюдений, которые попарно имеют, по меньшей мере, одну общую корневую причину в их дереве ошибок. Далее определяют (113) частичные диагностики на основании каждой из связанных ситуаций, содержащие корневые причины, связанные с наблюдениями, указывающими на неисправность, и осуществляют индикацию (114) диагностик. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к метрологии, в частности к методам диагностики электрооборудования. Способ предполагает определение пиковых значений энергетических спектров токов, вычисление интенсивности белого шума, сравнение параметров с эталонным образцом. Все измерения проводят в одинаковых условиях, одинаковыми инструментальными средствами. Определение дефектов осуществляют по отдельным вводам напряжений. Затем вводят градацию дефектов на слабые, умеренные, сильные или опасные. Если интенсивность белого шума в токе контрольного ответвления ввода превышает эталон на величину до 15 дБ, то имеет место слабый дефект, величина от 15 до 30 дБ соответствует умеренным дефектам, величина от 30 до 45 дБ соответствует сильным дефектам, величина 45 дБ соответствует опасным дефектам. Полную дефектность определяют как слабую, если по всем вводам имеет место слабая интенсивность белого шума. Если хотя бы на одном из вводов имеет место умеренная, сильная или опасная интенсивность белого шума, то делают вывод о том, что полная дефектность является умеренной, сильной или опасной. Технический результат - повышение точности и оперативности диагностики. 3 ил.

Заявляемое изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к глобальным автоматизированным системам, позволяющим контролировать работу разнородных объектов электроэнергетики подстанционного уровня, входящих в энергосистему и удалённых на значительное расстояние друг от друга и от оператора энергосистемы. Техническим результатом является обеспечение автоматизированной централизованной обработки информации об аварийных процессах, зафиксированных на всех контролируемых объектах электроэнергетики, входящих в энергосистему, на верхнем иерархическом уровне энергосистемы. Система содержит несколько разнородных контролируемых объектов электроэнергетики подстанционного уровня, входящих в энергосистему, при этом каждая подстанция может иметь различный набор устройств, которые потенциально могут быть источниками аварийной осциллографической информации. 1 з.п. ф-лы, 15 ил.
Наверх