Меню

Чувствительность диода по току

Чувствительность диода по току

ГОСТ 19656.7-74*
(СТ СЭВ 3408-81)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЧ ДЕТЕКТОРНЫЕ

Метод измерения чувствительности по току

Semiconductor microwave detector diodes.
Method of measuring current sensitivity

Дата введения 1975-07-01

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 29 марта 1974 г. N 753 срок введения установлен с 01.07.75

Проверен в 1987 г. Постановлением Госстандарта СССР от 20.04.87 N 1330 срок действия продлен до 01.07.92**

** Ограничение срока действия снято постановлением Госстандарта СССР от 02.09.91 N 1413 (ИУС N 12, 1991 год). — Примечание изготовителя базы данных.

* ПЕРЕИЗДАНИЕ (апрель 1988 г.) с Изменениями N 1, N 2, утвержденными в июне 1976 г., Пост. N 387 от 25.01.83 (ИУС N 7-1976 г., ИУС N 5-1983 г.)

Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые диоды СВЧ детекторные и устанавливает метод измерения чувствительности по току в рабочей точке в диапазоне частот от 0,3 до 300 ГГц.

Стандарт соответствует СТ СЭВ 3408-81 (см. справочное приложение 1).

Общие требования при измерении должны соответствовать ГОСТ 19656.0-74 и настоящему стандарту.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1. УСЛОВИЯ И РЕЖИМ ИЗМЕРЕНИЯ

1.1. Условия и режим измерения — по ГОСТ 19656.0-74.

Разд.1. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2. АППАРАТУРА

2.1. Измерение чувствительности по току проводят на установке, структурная схема которой приведена на чертеже.

— генератор СВЧ сигнала; — частотомер; — ферритовый вентиль;
— переменный аттенюатор; — измеритель мощности; — измерительная
диодная камера; — источник тока смещения; — микроамперметр.

2.2. Основные элементы, входящие в структурную схему, должны удовлетворять следующим требованиям.

2.1, 2.2. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2.3. Микроамперметр постоянного тока должен иметь класс точности не хуже 1.

2.4. При измерении чувствительности по току в нулевой точке допускается исключение источника тока смещения из схемы измерения.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.5. (Исключен, Изм. N 2).

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

3.1. Переменный аттенюатор устанавливают в положение максимального ослабления (не менее 30 дБ).

3.2. Измеряемый диод вставляют в измерительную диодную камеру. От источника тока смещения подают на диод требуемый ток смещения который отмечают по микроамперметру.

3.1, 3.2. (Измененная редакция, Изм. N 2).

3.3. Устанавливают требуемое значение СВЧ мощности и отмечают показание микроамперметра.

3.4. Вычисляют приращение тока по формуле

3.5. Вычисляют чувствительность по току в А/Вт по формуле

3.4, 3.5. (Введены дополнительно, Изм. N 2).

4. Показатели точности измерений

4.1. Погрешность измерения чувствительности по току в диапазоне частот от 0,3 до 37,5 ГГц должна быть в пределах ±16% с доверительной вероятностью 0,997. В диапазоне частот от 37,5 ГГц до 300 ГГц показатели точности измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.

4.2. Расчет погрешности измерения чувствительности по току приведен в справочном приложении 2.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ ГОСТ 19656.7-74
СТ СЭВ 3408-81

ГОСТ 19656.7-74 соответствует разделу 7 СТ СЭВ 3408-81.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПО ТОКУ

При расчете погрешности принят нормальный закон распределения составляющих погрешности и суммарной погрешности.

1. Чувствительность по току рассчитывают по формуле

2. Из формулы (1) следует, что искомая погрешность равна

где — погрешность измерения приращения выпрямленного тока;

— погрешность измерения СВЧ мощности, подводимой к измерительной диодной камере и вызывающей его приращение (тока).

3. Погрешность определяют по формуле

где , — показания микроамперметра ( ) до и после подачи на измерительную диодную камеру СВЧ мощности .

Принимая, что отсчитывается в интервале 30-100%, а — в интервале 50-100% шкалы микроамперметра, получаем ±4%.

4. Погрешность измерения СВЧ мощности равна ±15% (см. ГОСТ 19656.0-74).

5. Подставляя в формулу (2) значения и , получаем искомую погрешность равной ±16%.

Приложения 1, 2. (Введены дополнительно, Изм. N 2).

Источник



ГОСТ 19656.7-74 Диоды полупроводниковые СВЧ детекторные. Метод измерения чувствительности по току

Текст ГОСТ 19656.7-74 Диоды полупроводниковые СВЧ детекторные. Метод измерения чувствительности по току

УДК 621.382.2.083.8 : 006.354 Группа Э2?

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЧ ДЕТЕКТОРНЫЕ

Метод измерения чувствительности по току

Semiconductor UHF detector diodes. Measurement method of current sensitivity

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 29 марта 1974 г. № 753 срок введения установлен

Проверен в 1982 г. Постановлением Госстандарта от 25.01.83 N9 387 срок дейстгия продлен

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые диоды СВЧ детекторные и устанавливает метод измерения чувствительности по току [3 в рабочей точке в диапазоне частот от 0,3 до 300 ГГц.

Стандарт соответствует СТ СЭВ 3408—’81 (см. справочное приложение /).

Общие требования при измерении должны соответствовать ГОСТ 19656.0—74 и настоящему стандарту.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

1. УСЛОВИЯ И РЕЖИМ ИЗМЕРЕНИЯ

1.1. Условия и режим измерения—по ГОСТ 19656.0—74.

Разд. 1. (Измененная редакция, Изм. № 2).

2.1. Измерение чувствительности по току «проводят на установке, структурная схема которой приведена на чертеже.

Издание официальное Перепечатка воспрещена

т Переиздание (октябрь 1984 г.) с Изменениями № 1, №> 2, утвержденными в июне 1976 г., Пост. М 387 от 25.01.83 (МУС № 7—1976 г., ИУС № 5—1983 е.).

7 —генератор СВЧ сигнала; PF—частотомер; WS—ферритовый вентиль; WV—переменный аттенюатор; PW—измеритель мощности; XW—измерительная диодная камера; G—источник тока смещения; РЛ — м и кр о а мл ер м етр.

2.2. Основные элементы, входящие в структурную схему, должны удовлетворять следующим требованиям.

2.1. 2.2. (Измененная редакция, Изм. № 2).

2.3. Микроамперметр (постоянного тока должен иметь -класс точности не хуже 1.

2.4. При измерении чувствительности по току в нулевой точке §о допускается исключение источника тока смещения G из схемы измерения.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

2.5. (Исключен, Изм. № 2).

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

3.1. Переменный аттенюатор WU устанавливают в положение максимального ослабления (не менее 30 дБ).

3.2. Измеряемый диод вставляют в измерительную диодную (камеру. От источника тока смещения G подают на диод требуемый ток смещения /ь который отмечают по микроамперметру.

3.1, 3.2. (Измененная редакция, Изм. № 2).

3.3. Устанавливают требуемое значение СВЧ мощности Р и отмечают показание /2 микроамперметра.

3.4. Вычисляют приращение тока Д/ по формуле

3.5. Вычисляют чувствительность по току р в A/Вт по формуле

3.4, 3.5. (Введены дополнительно, Изм. № 2).

4. Показатели точности измерений

4.1. Погрешность измерения чувствительности по току в диапазоне частот от 0,3 до 37,5 ГГц должна быть в пределах ±16% с доверительной вероятностью 0,997. В диапазоне частот от 37,5 ГГц до 300 ГГц показатели точности измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на диоды конкретных типов.

4.2. Расчет погрешности измерения чувствительности по току приведен в справочном приложении 2.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

ПРИЛОЖЕНИЕ I Справочное

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ ГОСТ 19656.7—74

ГОСТ 19656,7—74 соответствует разделу 7 СТ СЭВ 3408—81.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное

РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПО ТОКУ

При расчете погрешности принят нормальный закон распределения составляющих погрешности и суммарной погрешности.

1, Чувствительность по току р рассчитывают по формуле

2. Из формулы (1) следует, что искомая погрешность 6р равна

в? = ± , (2)

где 6Д/ — погрешность измерения приращения выпрямленного тока;

6Р— погрешность измерения СВЧ мощности, подводимой к измерительной диодной камере и вызывающей это приращение (тока).

3. Погрешность 6Д/ определяют по формуле

вд/=±С , (3)

где /ь h— показания микроамлерметра (РА) до и после подачи на измерительную диодную камеру СВЧ мощности Р.

Читайте также:  Параметрический стабилизатор тока принцип работы

Принимая, что 1\ отсчитывается в интервале 30—100%, а /2 — в интервале 50 — 100% шкалы микроамлерметра, получаем 6Д/—±4%.

4. Погрешность измерения СВЧ мощности 6Р равна ±15% (см. ГОСТ 19656.0—74).

5. Подставляя в формулу (2) значения 6Д/ и бР, получаем искомую погрешность б<$, равной ±16%.

Приломения 1, 2. (Введены дополнительно, Изм. № 2).

Источник

Чувствительность диода по току

Полупроводниковый диод или просто диод представляет из себя радиоэлемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. По аналогии с гидравликой диод можно сравнить с обратным клапаном: устройством, которое пропускает жидкость только в одном направлении.

обратный клапан

обратный клапан

Диод – это радиоэлемент с двумя выводами. Некоторые диоды выглядят почти также как и резисторы:

диод 1N4007 диод

А некоторые выглядят чуточку по-другому:

д226б диод д214 диод

Есть также и SMD исполнение диодов:

Выводы диода называются – анод и катод. Некоторые по ошибке называют их “плюс” и “минус”. Это неверно. Так говорить нельзя.

На схемах диод обозначается так

Он может пропускать электрический ток только от анода к катоду.

Из чего состоит диод

В нашем мире встречаются вещества, которые отлично проводят электрический ток. Сюда в основном можно отнести металлы, например, серебро, медь, алюминий, золото и так далее. Такие вещества называют проводниками. Есть вещества, которые ну очень плохо проводят электрический ток – фарфор, пластмассы, стекло и так далее. Их называют диэлектриками или изоляторами. Между проводниками и диэлектриками находятся полупроводники. Это в основном германий и кремний.

После того, как германий или кремний смешивают с мельчайшей долей мышьяка или индия, образуется полупроводник N-типа, если смешать с мышьяком; или полупроводник P-типа, если смешать с индием.

Теперь если эти два полупроводника P и N -типа приварить вместе, на их стыке образуется PN-переход. Это и есть строение диода. То есть диод состоит из PN-перехода.

строение диода

строение диода

Полупроводник P-типа в диоде является анодом, а полупроводник N-типа – катодом.

Давайе вскроем советский диод Д226 и посмотрим, что у него внутри, сточив часть корпуса на наждачном круге.

диод Д226

диод Д226

Вот это и есть тот самый PN-переход

PN-переход диода

PN-переход диода

Как определить анод и катод диода

1) на некоторых диодах катод обозначают полоской, отличающейся от цвета корпуса

катод смд smd диода

2) можно проверить диод с помощью мультиметра и узнать, где у него катод, а где анод. Заодно проверить его работоспособность. Этот способ железный ;-). Как проверить диод с помощью мультиметра можно узнать в этой статье.

Где находится анод, а где катод очень легко запомнить, если вспомнить воронку для наливания жидкостей в узкие горлышки бутылок. Воронка очень похожа на схему диода. Наливаем в воронку, и жидкость у нас очень хорошо бежит, а если ее перевернуть, то попробуй налей-ка через узкое горлышко воронки ;-).

воронка диод

Диод в цепи постоянного тока

Как мы уже говорили, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Для того, чтобы это показать, давайте соберем простую схему.

прямое включение диода

прямое включение диода

Так как наша лампа накаливания на 12 Вольт, следовательно, на блоке питания тоже выставляем значение в 12 В и собираем всю электрическую цепь по схеме выше. В результате, лампочка у нас прекрасно горит. Это говорит о том, что через диод проходит электрический ток. В этом случае говорят, что диод включен в прямом направлении.

диод в прямом включении

диод в прямом включении

Давайте теперь поменяем выводы диода. В результате, схема примет такой вид.

обратное включение диода

обратное включение диода

Как вы видите, лампочка не горит, так как диод не пропускает электрический ток, то есть блокирует его прохождение, хотя источник питания и выдает свои честные 12 Вольт.

обратное включение

обратное включение диода

Какой вывод можно из этого сделать? Диод проводит постоянный ток только в одном направлении.

Диод в цепи переменного тока

Кто забыл, что такое переменный ток, читаем эту статью. Итак, для того, чтобы рассмотреть работу диода в цепи переменного тока, давайте составим схему. Здесь мы видим генератор частоты G, диод и два клеммника Х1 и Х2, с которых мы будем снимать сигнал с помощью осциллографа.

диод в цепи переменного тока

Мой генератор частоты выглядит вот так.

генератор частоты

генератор частот

Осциллограмму будем снимать с помощью цифрового осциллографа

цифровой осциллограф OWON

Генератор выдает переменное синусоидальное напряжение.

синусоидальный сигнал

синусоидальный сигнал

Что же будет после диода? Цепляемся к клеммам X1 и X2 и видим вот такую осциллограмму.

переменное напряжение после диода

переменное напряжение после диода

Диод вырезал нижнюю часть синусоиды, оставив только верхнюю часть.

А что будет, если мы поменяем выводы диода? Схема примет такой вид.

переменый ток после диода

переменый ток после диода

Что же получим на клеммах Х1 и Х2 ? Смотрим на осциллограмму.

переменный ток после диода

переменный ток после диода

Ничего себе! Диод срезал только положительную часть синусоиды!

Характеристики диода

Давайте рассмотрим характеристику диода КД411АМ. Ищем его характеристики в интернете, вбивая в поиск “даташит КД411АМ”

параметры диода КД411

Для объяснения параметров диода, нам также потребуется его ВАХ

вольтамперная характеристика диода

1) Обратное максимальное напряжение Uобр – это такое напряжение диода, которое он выдерживает при подключении в обратном направлении, при этом через него будет протекать ток Iобр – сила тока при обратном подключении диода. При превышении обратного напряжения в диоде возникает так называемый лавинный пробой, в результате этого резко возрастает ток, что может привести к полному тепловому разрушению диода. В нашем исследуемом диоде это напряжение равняется 700 Вольт.

2) Максимальный прямой ток Iпр – это максимальный ток, который может течь через диод в прямом направлении. В нашем случае это 2 Ампера.

3) Максимальная частота Fd , которую нельзя превышать. В нашем случае максимальная частота диода будет 30 кГц. Если частота будет больше, то наш диод будет работать неправильно.

Виды диодов

Стабилитроны

Стабилитроны представляют из себя те же самые диоды. Даже из названия понятно, чтоб стабилитроны что-то стабилизируют. А стабилизируют они напряжение. Но чтобы стабилитрон выполнял стабилизацию, требуется одно условие. Они должны подключатся противоположно, чем диоды. Анод на минус, а катод на плюс. Странно не правда ли? Но почему так? Давайте разберемся. В Вольт амперной характеристике (ВАХ) диода используется положительная ветвь – прямое направление, а вот в стабилитроне другая часть ветки ВАХ – обратное направление.

Снизу на графике мы видим стабилитрон на 5 Вольт. Сколько бы у нас не изменялась сила тока, мы все равно будем получать 5 Вольт ;-). Круто, не правда ли? Но есть и подводные камни. Сила тока не должны быть больше, чем в описании на диод, иначе он выйдет из строя от высокой температуры – Закон Джоуля-Ленца. Главный параметр стабилитрона – это напряжение стабилизации (Uст). Измеряется в Вольтах. На графике вы видите стабилитрон с напряжением стабилизации 5 Вольт. Также есть диапазон силы тока, при котором будет работать стабилитрон – это минимальный и максимальный ток (Imin, Imax). Измеряется в Амперах.

Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:

Диод

На схемах обозначаются вот так:

Светодиоды

Светодиоды – особый класс диодов, которые излучают видимый и невидимый свет. Невидимый свет – это свет в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне. Но для промышленности все таки большую роль играют светодиоды с видимым светом. Они используются для индикации, оформления вывесок, светящихся баннеров, зданий а также для освещения. Светодиоды имеют такие же параметры, как и любые другие диоды, но обычно их максимальный ток значительно ниже.

Предельное обратное напряжение (Uобр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (Imax) будет ограничиваться для простых светодиодов порядка 50 мА. Для осветительных больше. Поэтому при подключении обычного диода нужно вместе с ним последовательно подключать резистор. Резистор можно рассчитать по нехитрой формуле, но в идеале лучше использовать переменный резистор, подобрать нужное свечение, замерять номинал переменного резистора и поставить туда постоянный резистор с таким же номиналом.

Читайте также:  Преобразователь постоянного тока в переменный 380в

светодиоды осветительные светодиоды

Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии и стоят дешево.

Диод

Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества SMD светодиодов. Смотрятся очень красиво.

На схемах светодиоды обозначаются так:

Не забываем, что светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Индикаторные светодиоды обладают слабым свечением и используются для индикации каких-либо процессов, происходящих в электронной цепи. Для них характерно слабое свечение и малый ток потребления

светодиоды

Ну и осветительные светодиоды – это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах

Диод

Светодиод – это токовый прибор, то есть для его нормальной работы требуется номинальный ток, а не напряжение. При номинальном токе на светодиоде падает некоторое напряжение, которое зависит от типа светодиода (номинальной мощности, цвета, температуры). Ниже табличка, показывающая какое падение напряжения бывает на светодиодах разных цветов свечения при номинальном токе:

Как проверить светодиод можно узнать из этой статьи.

Тиристоры

Тиристоры представляют собой диоды, проводимость которых управляется с помощью третьего вывода – управляющего электрода (УЭ). Основное применение тиристоров – это управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Выглядят тиристоры примерно как диоды или транзисторы. У тиристоров параметров столько, что не хватит статьи для их описания. Главный параметр – Iос,ср. – среднее значение тока, которое должно протекать через тиристор в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тиристор – (Uу), которое подается на управляющий электрод и при котором тиристор полностью открывается.

тиристор

а вот так примерно выглядят силовые тиристоры, то есть тиристоры, которые работают с большой силой тока:

На схемах триодные тиристоры выглядят вот таким образом:

Существуют также разновидности тиристоров – динисторы и симисторы. У динисторов нет управляющего электрода и он выглядит, как обычный диод. Динисторы начинают пропускать через себя электрический ток в прямом включении, когда напряжение на нем превысит какое-то значение. Симисторы – это те же самые триодные тиристоры, но при включении пропускают через себя электрический ток в двух направлениях, поэтому они используются в цепях с переменным током.

Диодный мост и диодные сборки

Производители также несколько диодов заталкивают в один корпус и соединяют их между собой в определенной последовательности. Таким образом получаются диодные сборки. Диодные мосты – одна из разновидностей диодных сборок.

маломощный диодный мост

На схемах диодный мост обозначается вот так:

Существуют также и другие виды диодов, такие как варикапы, диод Ганна, диод Шоттки и тд. Для того, чтобы их всех описать, нам не хватит и вечности.

Очень интересное видео про диод

Похожие статьи по теме “диод”

Источник

ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

Чувствительность диода по току . Она определяется отношением приращения выпрямленного тока в режиме короткого замыкания выходной цепи детекторного диода по постоянному току к мощности входного

сигнала :

,

где – ток в рабочей точке при наличии нагрузки при СВЧ сигнале;

IКЗ– ток через диод при коротком замыкании.

Для повышения чувствительности по току, которая зависит от выбора рабочей точки, иногда используют прямое смещение диода током I=20–50мкА от внешнего источника (рисунок 11).

На частотах до сотен мегагерц максимальную чувствительность по току можно определить по параметрам статической ВАХ диода. На СВЧ сказывается вредное влияние тока барьерной ёмкости перехода, а именно, вызванное этим током падения напряжения на сопротивление rб уменьшает приложенное к

переходу напряжение. Поэтому чувствительность по току на СВЧ ниже и имеет значение

=1–5 А/Вт для ТКД, =3–10А/Вт для ДБШ.

Выходное сопротивление RВЫХ. По сопротивлению в рабочей точке или выходному сопротивлению диоды делятся на низко- и высокоомные. Выходное сопротивление низкоомных диодов составляет 0.2–0.4кОм, а высокоомных – 1–20кОм. Зависимость RВЫХ от прямого тока смещения показана на рисунке 11. Как видим, при I0 20мкА имеет место приемлемое для согласования диода с усилителем значения RВЫХ (примерно 1кОм).

Относительная температура шума tш. Качество работы детекторных СВЧ диодов характеризуют относительной температурой шума tш. Она равняется отношению мощности шумов данного диода в рабочем режиме к мощности шумов эквивалентного сопротивления при той же температуре и одинаковой полосе частот.

Минимальная мощность, которую можно обнаружить детекторным СВЧ диодом, составляет 10 -8 –10 -9 Вт. Этот предел определяется шумовыми характеристиками диода и шумами последующего низкочастотного усилителя. Шумы диода состоят из теплового (белого) шума, мощность которого не зависит от частоты, а также частотно-зависимой составляющей, называемой обычно фликкер-шумом. Мощность белого шума

,

где tШ – относительная температура шума;

Df – полоса частот усилителя;

k – постоянная Больцмана;

Т – температура диода (в номинальном режиме Т=Т=290 0 К (+17 0 С).

При воздействии на диод СВЧ мощности в нём наряду с появлением постоянной составляющей тока I возбуждается шумовой ток . Появление шумового тока связано с тепловыми флуктуациями сопротивления, а также с флуктуациями электронного тока I в диоде.

Собственные шумы диода превосходят шумы чисто активного линейного сопротивления того же значения. Мощность флуктуационных шумов активного сопротивления в диапазоне частот Df определяется соотношением

,

где Т – температура, при которой производится сравнение диода с эквивалентным сопротивлением.

При некоторой более высокой температуре Т1 шумы эквивалентного сопротивления становятся равными шумам диода (имеется в виду диод в

.

Отношение этих температур и принято называть относительной температурой шума: tШ=Т1.

За стандартную температуру принято принимать tШ=29K. Обычно tШ=2–3. Зависимость tШ от I приведена на рисунке 12.

Параметр относительная температура шума tШ не имеет размерности и название “температура” является в определенной степени условным.

Коэффициент качества М. Основным параметром одного из видов СВЧ диода – видеодетектора является коэффициент качества диода:

Вт -1/2 , (2)

где RВЫХ – сопротивление диода в рабочей точке,

RШ – эквивалентное шумовое сопротивление на входе видео усилителя (обычно 1кОм).

На рисунке 12 показана типичная зависимость М от прямого тока смещения . Как видим, при »2 мкА имеется максимум М.

Здесь также приведена зависимость tШ от I.

Коэффициент качества лучших типов детекторных диодов лежит в пределах от 50 до 100Вт -1/2 .

Коэффициент стоячей волны напряжения (КСВН) . Зависимость сопротивления диодов от выпрямленного и постоянного тока, а также от сопротивления по постоянному току нагрузки затрудняет их согласование с СВЧ трактом. Особенно трудно добиться согласования в широком диапазоне частот, так как диод представляет собой комплексное сопротивление, сложно зависящее от частоты. Поэтому важным параметром диода является коэффициент стоячей волны напряжения , характеризующий согласование диода с СВЧ трактом, нагрузкой которого является детекторная секция. Характерное значение =1.3–2. /См. Приложение А/.

Граничная мощность РГР. Детекторные диоды, используемые для измерительных целей, должны иметь широкий диапазон изменения входной мощности, при котором сохраняется квадратичное детектирование. В этом случае не требуется калибровать детекторный диод для измерения коэффициента передачи L (ослабления или усиления) устройств СВЧ, поскольку L=10lg(PВХВЫХ)=10lg(I1/I2), где I1 и I2– выпрямленный ток детекторного диода, соответствующий мощности на входе и выходе устройства СВЧ. Входная мощность, выше которой нарушается квадратичная зависимость тока от мощности, называется граничной РГР. Обычно отклонение характеристики диода от квадратичной в зависимости от типа диода наступает при мощности РГР 50–200мкВт.

Читайте также:  Коэффициент передачи по току ctr что это

Электрическая прочность диодов в области отрицательных напряжений характеризуется нормируемым обратным напряжением UНОРМ.ОБР, (рисунок 13), при котором обратный ток достигает определенного значения, например, для ДБШ IОБР=10мкА. Для германиевого ТКД UНОРМ.ОБР 1–3В, для ДБШ UНОРМ.ОБР 3–10В, причём меньшие значения относятся к более высокочастотным диодам, у которых толщина эпитаксиального слоя меньше.

Электрическая прочность диодов в области прямых токов характеризуется энергией «выгорания» – той минимальной энергией WВЫГ импульса длительностью не более 10 -8 с, после воздействия которого параметры диода необратимо ухудшаются на заданное значение. Обычно WВЫГ 10 -8 –10 -7 Дж, поэтому диоды необходимо защищать от перегрузок, а перед их сменой следует обязательно коснуться рукой корпуса аппаратуры для снятия с тела статического заряда, энергии которого обычно достаточно для вывода перехода из строя в случае разряда через диод.

Допустимая рассеиваемая СВЧ мощность РРАС. При работе в непрерывном режиме допустимая рассеиваемая СВЧ мощность РРАС для германиевых ТКД составляет РРАС 10–40мВт, для кремниевых ТКД и ДБШ РРАС 10–100мВт. При детектировании сигналов больших амплитуд детекторные диоды должны обладать более высоким значением напряжения пробоя, что несколько противоречит требованию уменьшения rб. В этих случаях используются преимущественно ДБШ.

11 УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Рассмотрим условное обозначение (маркировку) детекторного СВЧ диода 2А201БВП-2.

Первая цифра означает материал, из которого изготовлен диод: 1 – германий, 2 – кремний, 3 – арсенид галлия (соответственно буквы Г, К, А). Следующая после цифры буква А означает: диод СВЧ. Третий элемент – цифра, указывающая классификационную группу: 1 – смесительный, 2 – детекторный, 4 – параметрический, 5 – регулирующий (переключательный или ограничительный), 6 – умножительный или настроечный, 7 – генераторный. Последующие две цифры указывают номер разработки. Следующая за ним буква А,Б или В означает модификацию по электрическим параметрам. Последняя цифра указывает конструкцию выводов. Например, 2 означает, что выводы ленточные.

12 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ В КАЧЕСТВЕ ДЕТЕКТОРОВ СЛАБЫХ СИГНАЛОВ

Полупроводниковые диоды успешно используются для индикации слабых сигналов. Детектирование осуществляется благодаря нелинейности ВАХ электронного прибора. В полупроводниковых интегральных схемах детектирование осуществляется на СВЧ транзисторах. В тех случаях, когда детекторный диод используется в качестве детектора слабых сигналов, его выходные зажимы соединяются с прибором постоянного тока или входом усилителя низкой частоты или видеоусилителя в зависимости от вида применяемой модуляции. С точки зрения основных характеристик совершенно безразлично, какой индикаторный прибор используется после детектора. Для простоты рассуждений представим себе схему, состоящую из сопротивления нагрузки и прибора постоянного тока, включённых последовательно с детектором. Под действием СВЧ сигнала в цепи нагрузки появляется постоянный ток, величина которого будет зависеть от ВАХ детектора, полного сопротивления источника высокой частоты и сопротивления нагрузки по постоянному току. Если смотреть со стороны выходных зажимов, то детектор действует как генератор тока с определённым сопротивлением.

Различают диодные индикаторы поля трёх видов:

— с непосредственным отсчётом;

— с усиление детектированного сигнала;

Рассмотрим первые два вида.

Наиболее простым, хотя и мало чувствительным, является диодный индикатор с непосредственным отсчетом (рисунок 14). Электромагнитное поле наводит в петле, ориентированной соответствующим образом, высокочастотный ток. Этот ток детектируется (рисунок 15) и подаётся на чувствительный прибор, зашунтированный конденсатором С. Размеры петли не должны превосходить половину длины волны. Для повышения чувствительности индикаторов целесообразно усиливать сигнал, получаемый с детекторного диода. Просто и надёжно это можно сделать, если промодулировать амплитуду напряжённости высокочастотного поля. В измерительных схемах часто применяется импульсная модуляция со скважностью 2 (режим меандра) и с периодом порядка 1мс. Сигналы с детекторного диода, имеющие вид прямоугольных импульсов, подаются на усилитель. К выходу усилителя присоединяется индикаторный прибор, показания которого зависят от напряжённости исследуемого поля.

Определим минимальную мощность, которую можно обнаружить, используя схему с прямым усилением детекторного сигнала. Предположим, что детекторный диод работает на квадратичном участке ВАХ, что оправдывается, если токи, проходящие через диод, не превышают20мкА.

На рисунке 16 дана эквивалентная схема детектора слабых сигналов.

Детектор представлен в виде генератора постоянного тока с внутренним динамическим сопротивлением RВЫХ. Ток сигнала i, создаваемый детекторным диодом, определяется выражением

(3)

где Р – мощность СВЧ-сигнала, подаваемая на диод.

, (4)

а напряжение шумов, создаваемое комбинацией эквивалентного сопротивления шумов усилителя RШ и сопротивления RВЫХ, определяется зависимостью

. (5)

Запишем отношения указанных напряжений:

, (6)

где . (7)

Последнее выражение аналогично формуле (2) при tШ=1.

Минимальный уровень мощности, который можно обнаружить по такой схеме, определяется из условия:

. (8)

Если положить , , , то расчёт по формуле (6) дает минимально различимую мощность РРАЗ.МИН=2,5*10 -8 Вт.

При подключении к усилителю осциллографа или самописца можно наблюдать огибающую амплитудно-модулированных и частотно-модулированных сигналов.

13 АМПЛИТУДНЫЙ ДЕТЕКТОР

Для включения в СВЧ тракт детекторный диод помещают в высокочастотный держатель – детекторную секцию или детектор. Детектор может быть

амплитудным или фазовым. Амплитудным детектором называют устройство, предназначенное для преобразования СВЧ-сигналов в сигналы постоянного тока, т.е. для выделения огибающей колебаний СВЧ. Они являются составной частью фазовых и частотных демодуляторов СВЧ, используются в устройствах контроля и автоматического регулирования уровня мощности, частоты, контроля формы сигналов, а также в широкополосных детекторных приемниках.

Детектор состоит из элемента связи с СВЧ-трактом (согласующего устройства), диода, фильтра нижних частот (ФНЧ) и вывода сигнала на НЧ (рисунок17).

Детектор обеспечивает трансформацию высокочастотного сопротивления диода в сопротивление, равное волновому сопротивлению входной передающей линии. Это необходимо, чтобы избежать нежелательных отражений.

Детекторная секция должна обеспечивать поглощение СВЧ мощности без просачивания её при этом на выходные зажимы.

К амплитудным детекторам предъявляются следующие требования:

­ высокая чувствительность и ее равномерность в рабочей полосе частот;

­ квадратичность характеристики преобразования (при контроле мощности) или линейность (при контроле формы сигналов);

­ хорошее согласование по входу ( );

­ надежность конструкции и удобство в эксплуатации;

­ малые габаритные размеры и масса.

На рисунке 18 представлен коаксиальный вариант амплитудного детектора. Диод 1 ввинчивается в держатель 2, заканчивающийся НЧ разъемом 3.

Другим фланцем диод входит в цангу центрального проводника 4 коаксиала, который закорочен проволочкой 5 на корпус секции 6. Таким образом, замыкается цепь диода по постоянному току, для СВЧ же сигнала проволочка 5 представляет собой большое индуктивное сопротивление. Диэлектрическая шайба 7 СВЧ разъема 8 центирует проводник 4. Поглощающая диэлектрическая вставка 9 препятствует просачиванию СВЧ мощности на НЧ выход 3. Таким образом, диод является нагрузкой СВЧ тракта и поглощает СВЧ мощность, преобразуя её в постоянный ток.

Ранее в детекторах использовались точечно-контактные диоды, выпускаемые и ныне для измерительной аппаратуры; в новых разработках применяются ДБШ.

ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР

Назначение фазового детектора (ФД) состоит в получении постоянного тока, пропорционального разности фаз j двух когерентных колебаний СВЧ. Они применяются в фазовых демодуляторах, фазометрах, цепях фазовой синхро- низации систем фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) и т. п.

Рассмотрим принцип действия ФД. Пусть входные колебания U1 (t) = U1sin(wt +j) и U2(t) = U2sinwt имеют неизменные амплитуды, причем U2³U1. Обычно, U2(t) называют опорным напряжением, U1(t) –напряжением сигнала. В ФД используется зависимость амплитуды суммы US (t) =U1(t) + U2(t) когерентных колебаний от разности фаз j между ними:

Поэтому фазовые детекторы состоят из сумматора S (схемы сложения) входных колебаний и амплитудного детектора (АД), а общие требования к ним аналогичны требованиям к АД.

Основная характеристика фазового детектора – нормированная амплитудно-фазовая характеристика (АФХ)

Источник