GB∕T 42972-2023 微波电路 检波器测试方法（正式版）

微波电路检波器测试方法2023-09-07发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T42972—2023前言 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4一般要求 34.1测试环境要求 34.2测试仪器 34.3注意事项 35详细要求 45.1输出电压 45.2正向压降 45.3正向压降差值 55.4正向电流 55.5反向电流 65.6反向击穿电压 65.7输入电压驻波比 75.8电压灵敏度 85.9电流灵敏度 95.10视频电阻 5.11切线灵敏度 5.12频率响应平坦度 5.13输出斜率 5.14输出截距 5.15线性度 5.16动态范围 5.17最大输入功率 5.18最小输入功率 5.19动态范围中心点 5.20温度灵敏度 附录A(资料性)检波器类型与测试参数的对应关系 IGB/T42972—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。本文件由全国半导体器件标准化技术委员会(SAC/TC78)归口。本文件起草单位：中国电子科技集团公司第十三研究所、河北北芯半导体科技有限公司、深圳市标准技术研究院、深圳市深标知识产权促进中心、河北中电科航检测技术服务有限公司、北京赛迪君信电子产品检测实验室有限公司、武汉格物芯科技有限公司、绵阳迈可微检测技术有限公司。1微波电路检波器测试方法1范围本文件描述了微波电路中检波器(以下简称“检波器”)的电参数测试方法。本文件适用于单管、单片及混合集成等微波电路中检波器的电参数测试，包括检波二极管、均方根检波器、对数放大检波器、包络/峰值检波器等。注：检波器类型与测试参数的对应关系见附录A。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T17573—1998半导体器件分立器件和集成电路第1部分：总则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。输出电压outputvoltageU。输出信号的电压值。正向压降forwardvoltageVp由正向电流的流动在两端间产生的电压。正向压降差值forwardvoltagedifference由不同正向电流的流动在两端间产生的电压差值。由检波器两端正向压降产生的电流。由检波器两端反向压降产生的电流。2反向击穿电压reversebreakdownvoltageVRR由反向电流流动在两端间产生的发生在击穿区的电压。输入电压驻波比inputvoltagestandingwaveratio在均匀无耗传输线上，输入电压振幅最大值与输入电压振幅最小值之比。电压灵敏度voltagesensitivityβ检波器输出电压与输入功率之比。注：电压灵敏度反映了检波器将输入信号功率转换为直流电压的能力。电流灵敏度currentsensitivity检波器输出电流与输入功率之比。注：电流灵敏度反映了检波器将输入信号功率转换为直流电流的能力。Rv切线灵敏度tangentsensitivity输入方波调制信号的负噪声峰值等于无信号时的正噪声峰值时，检波器的输入功率。频率响应平坦度frequencyresponseflatness检波器在规定的频率范围和规定的输出电压条件下，最大输入功率与最小输入功率的差值。输出斜率outputslope在规定条件下，检波器输出电压响应曲线的斜率。输出截距outputintercept在规定条件下，检波器输出电压响应曲线延长线与横轴的交点之间的长度。γ在规定条件下，检波器输出电压随输入功率变化的线性程度。动态范围dynamicrangeDR3检波器实际响应曲线与线性回归直线偏差在规定值以内的输入功率范围。最大输入功率maximuminputpower在规定条件下，规定测试误差范围内，检波器输入功率的最大值。最小输入功率minimuminputpower在规定条件下，规定测试误差范围内，检波器输入功率的最小值。DRC在规定条件下，规定测试误差范围内，检波器的输入功率范围的中心点。温度灵敏度temperaturesensitivity在规定输入功率、规定温度范围内，检波器的输出响应随温度的变化率。4一般要求4.1测试环境要求除另有规定外，所有的测试应在25℃±3℃,相对湿度20%～80%,气压86kPa～106kPa下进行。测试环境应无影响结果准确性的机械振动和电磁干扰。仲裁试验的标准大气条件为：25℃±1℃,相对湿度48%～52%,气压86kPa～106kPa。4.2测试仪器测试仪器要求如下：a)测试仪器应经过检定、校准合格，并在计量有效期内；b)测试仪器的量程和精度应满足测试要求；c)测试设备应良好接地；d)应规定检波器的工作带宽，测试仪器的频率范围应满足测试要求。4.3注意事项测试时注意事项如下：a)GB/T17573—1998第VⅡ篇第1章列出的一般注意事项；b)应按检波器要求进行加电，并按照测试仪器说明书规定的预热时间充分预热，若说明书未规定c)除另有规定外，系统的输入、输出阻抗应为50Ω;d)应使用合适的测试夹具进行测试；e)测试人员应经过专业技术培训，并严格按照相关操作规程进行操作；f)当操作静电敏感器件时，应遵守GB/T17573—1998第IX篇中的注意事项。45详细要求5.1输出电压在规定条件下，测试检波器的输出电压。5.1.2测试框图测试框图见图1。功率计信号发生器功率分配器被测件数字电压表图1输出电压测试框图应按以下步骤进行测试：a)按图1连接好测试系统；b)设置规定的测试频率及输入功率，数字电压表工作于高阻输入方式，测得被测件输出电压Uo。应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率。在规定条件下，测试由正向电流的流动在两端间产生的电压。测试框图见图2。被测件数字电压表被测件图2正向压降测试框图应按以下步骤进行测试：5a)按图2连接好测试系统；b)设置规定的正向电流，在规定条件下，测试检波器两端的正向压降VF。应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)正向电流。5.3正向压降差值在规定条件下，测试由不同正向电流的流动在两端间产生的电压差值。5.3.2测试框图测试框图见图2。应按以下步骤进行测试：a)按图2连接好测试系统；b)设置规定的正向电流，在规定条件下，测试检波器两端的正向压降Vri;c)设置规定的正向电流，在规定条件下，测试检波器两端的正向压降Vr₂;d)按公式(1)计算得到检波器两端的正向压降差值△VF:△Vr=|Vrn-VF₂ (1)式中：△Vr——正向压降差值，单位为毫伏(mV);Vri——正向电流I,下的正向压降，单位为毫伏(mV);Vrz——正向电流I₂下的正向压降，单位为毫伏(mV)。应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)正向电流。5.4正向电流在规定条件下，测试由检波器两端正向压降产生的电流。5.4.2测试框图测试框图见图3。电压源电流表被测件电压源电流表图3正向电流测试框图6应按以下步骤进行测试：a)按图3连接好测试系统；b)设置规定的正向电压，在规定条件下，测试流过检波器的正向电流IF。应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)正向电压。5.5反向电流在规定条件下，测试由检波器两端反向压降产生的电流。测试框图见图3。应按以下步骤进行测试：a)按图3连接好测试系统；b)设置规定的反向电压，在规定条件下，测试流过检波器的反向电流IR。应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)反向电压。5.6反向击穿电压在规定条件下，测试由反向电流流动在两端间产生的发生在击穿区的电压。测试框图见图4。恒流脉冲发生器恒流脉冲发生器被测件峰值读数仪表图4反向击穿电压测试框图应按以下步骤进行测试：7GB/T42972—2023a)按图4连接好测试系统；b)设置规定的反向电流，在规定条件下，由峰值读数仪表读出检波器的反向击穿电压VR。5.6.4规定条件应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)反向电流。5.7输入电压驻波比在规定条件下，测试检波器的输入电压振幅最大值与输入电压振幅最小值之比。5.7.2测试方法以下给出两种测试方法：——测试方法1,电桥法；——测试方法2,矢量网络分析仪法。5.7.2.2测试方法15.7.2.2.1测试框图测试框图见图5。信号发生器驻波比电桥被测件频谱仪图5电桥法测试框图5.7.2.2.2测试步骤应按以下步骤进行测试：a)将开路器作为被测件，按图5连接好测试系统，设置规定的测试频率及输入功率，频谱仪上得到一条基本水平的曲线1;b)将检波器作为被测件，按图5连接好测试系统，设置相同的测试频率及输入功率，频谱仪上得到一条曲线2;c)两条曲线的差值即为回波损耗，根据公式(2)计算得到输入电压驻波比： (2)式中：R₁——回波损耗，单位为分贝毫瓦(dBm);VSWR——输入电压驻波比。8应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率。5.7.2.3测试方法2测试框图见图6。悬空被浏件◆最空被浏件图6矢量网络分析仪法测试框图应按以下步骤进行测试：a)按图6连接好测试系统；b)设置规定的测试频率及输入功率，得到输入电压驻波比。应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率。在规定条件下，测试检波器输出电压随输入功率变化的斜率。测试框图见图1。应按以下步骤进行测试：9GB/T42972—2023a)按图1连接好测试系统；b)设置规定的测试频率及输入功率P,数字电压表工作于高阻输入方式，测得被测件输出电c)按公式(3)计算得到电压灵敏度β:β、=U₀/P;………式中：β、——电压灵敏度，单位为毫伏每毫瓦(mV/mW);U₀——检波输出电压，单位为毫伏(mV);P;——输入功率，单位为毫瓦(mW)。5.8.4规定条件应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率。5.9电流灵敏度5.9.1目的在规定条件下，测试检波器输出电流随输入功率变化的斜率5.9.2测试框图测试框图见图7。功率计信号发生器功率分配器被测件数字电流表短路器图7电流灵敏度测试框图5.9.3测试步骤应按以下步骤进行测试：a)按图7连接好测试系统；b)设置规定的测试频率及输入功率P;,测得被测件输出电流I₀;c)按公式(4)计算得到检波灵敏度β:βi=I₀/P式中：β₁——电流灵敏度，单位为毫安每毫瓦(mA/mW);I₀——检波输出电压，单位为毫安(mA);P——输入功率，单位为毫瓦(mW)。………应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率。5.10视频电阻在规定条件下，测试检波器对视频信号所呈现的电阻。测试框图见图2。应按以下步骤进行测试：a)按图2连接好测试系统；b)设置规定的正向电流I,由数字电压表读出检波器两端的正向压降Vr;c)按公式(5)计算得到视频电阻Ry:I:——正向电流，单位为毫安(mA)。应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)正向电流。5.11切线灵敏度在规定条件下，输入方波调制信号的负噪声峰值等于无信号时的正噪声峰值时，测试检波器的输入5.11.2测试框图测试框图见图8。功率计信号发生器功率分配器被测件放大器示波器图8切线灵敏度测试框图应按以下步骤进行测试：a)按图8连接好测试系统；b)设置规定的测试频率，调节信号发生器的输出功率，观察示波器波形，当输入方波调制信号的负噪声峰值和无信号时的正噪声峰值在同一水平线上时，记下此时的输入功率值，即为检波器的切线灵敏度，切线灵敏度的单位为分贝毫瓦(dBm)。应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率。5.12频率响应平坦度测试规定条件下的频率响应平坦度。测试框图见图1。应按以下步骤进行测试：a)按图1连接好测试系统；b)将信号源调至规定的测试频率，功率值调至规定的输入功率，在数字多用表上读出直流电压值V;c)在检波器全频段范围内，调整信号源的输出功率值，使得数字多用表上的直流电压值仍为V,记下最大功率值P₁;d)在检波器全频段范围内，调整信号源的输出功率值，使得数字多用表上的直流电压值仍为V,记下最小功率值P₂;e)按公式(6)计算得到频率响应平坦度：△P——频率响应平坦度，单位为分贝(dB);P₁——检波器全频段范围内的最大输入功率，单位为分贝毫瓦(dBm);GB/T42972—2023P₂——检波器全频段范围内的最小输入功率，单位为分贝毫瓦(dBm)。5.12.4规定条件应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率。5.13输出斜率在规定条件下，测试检波器输出电压响应曲线的斜率。5.13.2测试框图测试框图见图1。5.13.3测试步骤应按以下步骤进行测试：a)按图1连接好测试系统；b)将信号源调至规定的测试频率，输入功率从规定范围的最低值到最高值以固定的步进功率递增，宜测试30个点，从数字电压表上记下相应的电压值；c)按照公式(7)计算检波器的输出斜率k:……式中：k——检波器的输出斜率，单位为毫伏每分贝(mV/dB);m——数据个数；V;第i个测试点的输出电压，单位为毫伏(mV);P;——第i个测试点的输入功率，单位为分贝毫瓦(dBm)。5.13.4规定条件应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率范围。5.14输出截距在规定条件下，测试检波器输出电压响应曲线延长线与横轴的交点。GB/T42972—20235.14.2测试框图测试框图见图1。5.14.3测试步骤应按以下步骤进行测试：a)按图1连接好测试系统；b)将信号源调至规定的测试频率，输入功率从规定范围的最低值到最高值以固定的步进功率递增，宜测试30个点，从数字电压表上记下相应的电压值；c)按照公式(8)计算检波器的输出截距b: (8)式中：b——检波器的输出截距；m——数据个数；V;——第i个测试点的输出电压，单位为毫伏(mV);k——检波器在规定条件下的输出斜率，单位为毫伏每分贝(mV/dB);P;——第i个测试点的输入功率，单位为分贝毫瓦(dBm)。5.14.4规定条件应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率范围。5.15线性度在规定条件下，测试检波器输出电压随输入功率变化的线性程度。5.15.2测试框图测试框图见图1。5.15.3测试步骤应按以下步骤进行测试：a)按图1连接好测试系统；b)将信号源调至规定的测试频率，输入功率从规定范围的最低值到最高值以固定的步进功率递增，宜测试30个点，从数字电压表上记下相应的电压值；c)按照公式(9)计算线性度：GB/T42972—2023式中：γ——检波器的线性度，m——数据个数；P;——第i个测试点的输入功率，单位为分贝毫瓦(dBm);V;——第i个测试点的输出电压，单位为毫伏(mV)。5.15.4规定条件应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率范围。5.16动态范围5.16.1目的在规定条件下，检波器实际响应曲线与线性回归直线偏差在规定值以内的输入功率范围。5.16.2测试框图测试框图见图1。5.16.3测试步骤应按以下步骤进行测试：a)按图1连接好测试系统；b)将信号源调至规定的测试频率，输入功率从规定范围的最低值到最高值以固定的步进功率递增，宜测试30个点，从数字电压表上记下相应的电压值；c)以输入功率为横坐标，输出电压为纵坐标，描绘检波器输出电压随输入功率的响应曲线；d)按照5.13和5.14中规定的方法计算检波器的输出斜率和输出截距，得到30个测试点的线性回归直线；e)对比检波器实际响应曲线与线性回归直线，将相同输出电压时，两曲线输入功率偏差为规定值的实际输入功率范围记为规定动态范围，如偏差士1dB的输入功率范围为士1dB动态范围，偏差±3dB的输入功率范围为±3dB动态范围。5.16.4规定条件应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率范围。在规定条件下，测试检波器在规定偏差内的最大输入功率。测试框图见图1。按照5.16中规定的方法测试得到检波器在规定测试频率、规定偏差下的动态范围，该动态范围的上限即为检波器在该条件下的最大输入功率Pm(mx,最大输入功率的单位为分贝毫瓦(dBm)。应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率范围；在规定条件下，测试检波器在规定测试误差范围内的最小输入功率。测试框图见图1。按照5.16中规定的方法测试得到检波器在规定测试频率、规定偏差下的动态范围，该动态范围的上限即为检波器在该条件下的最小输入功率Pm(min),最小输入功率的单位为分贝毫瓦(dBm)。应规定以下条件：a)环境或参考点温度；b)测试频率；c)输入功率范围；5.19动态范围中心点GB/T42972—20235.19.2测试框图测试框图见图1。5.19.3测试步骤应按以下步骤进行测试：a)按图1连接好测试系统；b)按照5.17规定的方法测试得到检波器在规定条件下的最大输入功率Pn(max);c)按照5.18规定的方法测试得到检波器在规定条件下的最小输入功率Pin(min);d)按照公式(10)计算检波器的动态范围中心点：DRC=[Pm(mx)+Pm(min)]/2……(10)式中：DRC——动态范围中心点，单位为分贝毫瓦(dBm);Pm(max)—-检波器在规定条件下的最大输入功率，单位为分贝毫瓦(dBm);Pm(min)——检波器在规定条件下的最小输入功