Камера для измерения параметров свч-двухполюсников

 

Со1оз Советскии

Социалистических

Республин

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ (61) fl îïîëíìòåëüíîå к авт, санд-ву (22) Заявлено 20. 02.80 (21) 2885173/18-09 с присоелинениект заявки РЙ(23) Приоритет

Опубликовано 1 g. 07. 82 . 61оллетень М 26

Дата опубликования описания 15.07. 82 (5I)M. Кл.

G 01 R 31/26

Госудерстеаивй комитет

СССР ио делеи изобретений н открытий (53) УЙК 621 317. (088.8) (72) Авторы изобретения

Т. В. Большакова и Ю. В. Сурин (71) Заявитель а (54) КАМЕРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

СВЧ-ДВУХПОЛОСНИКОВ

Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах и может использоваться при разработках и исследованиях полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известна измерительная водноводная камера для измерения параметров эквивалентной схемы р-и переходных варакторов в корпусе в диапазоне час тот 8,2-12,4 ГГц методом последовательного резонанса при параллельном включении образца в линию передачи.

Измерительная волноводная камера представляет собой суженный до размера изолятора варакторного патрона отрезок волновода, в котором, в самом узком месте проделаны отверстия для помещения и крепления корпуса патрона с варактором (1 ).

Недостатками волноводной камеры являются невозможность измерения бескорпусных диодов, проведение измерений в широком диапазоне температур и возникновение погрешности в измерениях за счет шунтирующего действия изолятора патрона.

Известна также измерительная коаксиальная камера, представляющая собой отрезок коаксиального перехода, в котором диод устанавливается между внутренним и наружным проводниками, а измерения проводятся также методом

1О последовательного резонанса при параллельном включении диода в линию передааи(2).

Недоста TKH коаксиальной камеры невозможность проведения измерений

15 параметров эквивалентной схемы приборов без корпуса и проведение измерений в широком диапазоне температур.

Наиболее близким к предлагаемому является камера для измерения параметров СВЧ-двухполюсников, содержащая отрезок коаксиальной линии и дополнительный индуктивный элемент в виде металлического цилиндра (3).

3 943б1

Однако известная камера не позволяет измерять параметры сверхвысокочастотных двухполюсников, не имею» щих индуктивных вводов.

Цель изобретения - измерение пара- метров СВЧ-двухполюсников, не имеющих индуктивных вводов, и увеличение производительности измерений, а так же обеспечение измерений в широком диапазоне температур. 1О

Поставленная цель достигается тем, что в камеру введен эталонный индуктивный элемент в виде металлического проводника, один конец которого соединен с дополнительным ин- 1 дуктивным элементом, установленным с возможностью съема в отверстии, выполненном во внутреннем проводнике отрезка коаксиальной линии, перперпендикулярно его оси, а дру- гой прижат к безиндуктивному вводу исследуемого СВЧ-двухполюсника, причем эталонный индуктивный элемент жестко соединен при помощи диэлектрических призм с участком внешнего проводника отрезка коаксиальной линии, который также выполнен объемным.

Кроме того, на концах отрезка. коаксиальной линии герметично установ-З лены диэлектрические шайбы, а на съемном участке внешнего проводника отрезка коаксиальной линии установлен сосуд Дьюара, в котором размещен теллопровод с подогревателем, контактирующий с другой поверхностью исследуемого СВЧ-двухполюсника, причем в съемном участке внешнего проводника отрезка коаксиальной линии между теплопроводом и внешней стенкой сосуда

Дьюара выполнены отверстия, а внешний проводник отрезка коаксиальной линии снабжен штуцером для откачки воздуха.

g$

Внешний проводник отрезка коаксиальной линии выполнен тонкостенным из металла с низкой теплопроводностью, покрытого пленкой металла с высокой электропроводностью, например из нержавеющей стали, покрытой серебром, Кроме того, внешний проводник отрезка коаксиальной линии выполнен из диэлектрика с низкой теплопроводностью, покрытого пленкой металла с высокой электропроводностью, например кварца, покрытого пленкой серебра.

На чертеже приведена конструкция камеры.

1 4

Камера содержит отрезок коаксиальной линии с внешним проводником

1 и внутренним проводником 2, дополнительный индуктивный элемент 3, эталонный индуктивный элемент "4, жестко соединенный при помощи диэлектрических призм 5 с участком 6 внешнего проводника 1,который выполнен съемным, на концах отрезка коаксиальной линии установлены диэлектрические шайбы 7, сосуд Дьюара 8 с теплопроводом 9 и подогревателем 10, внешний проводник

1 снабжен штуцером 11 и покрыт тепловой рубашкой 12.

Измерение параметров эквивалентной схемы различных двухполюсников, например криогенных варакторов СВЧдиапазона .на основе структур диэлектрик - арсенид индия, с помощью данной камеры осуществляется следующим образом.

Изменением частоты СВЧ-сигнала генератора на измеряемом образце 13 устанавливается резонанс последовательного контура по минимуму мощности, проходящей в нагрузку. В этом случае последовательное эквивалентное сопротивление образца равно

К

Zo 1 т-1 где Zz - волновое сопротивление отрезка коаксиальной линии, Т - коэффициент передачи, Т=.Р1

Р где P - мощность в нагрузке при отсутствии образца в линии передачи;

P2 — мощность в нагрузке при усло» условии последовательного резонанса контура.

Емкость С образца вычисляется по значению эталонной индуктивности

L и частоты последовательного резонанса

iv 1

Таким образом определяются парамет» ры последовательной эквивалентной схемы двукполюсника, не имеющего индуктивного ввода.

Для измерения параметров образца 13 в диапазоне температур в сосуд

Дьюара 8 наливают жидкий азот. После достижения образцов температуры жидкого азота, которая контролируется напряжением термопары Ут, проводит5 943611 ся измерение R> и С образца, после чего на тепловую рубашку 12 подается

f напряжение U> и снимается последова-. тельно зависймость R< и С от температуры образца в пределах 77К-500К. s

Точность измерений емкости при применении данной камеры на частоте

1-2 ГГц, определенная с помощью сравнительных измерений с помощью моста

RX-250, составляет 24. 1О

Для уменьшения КСВ и теплопередачи от теплопровода к внутреннему и внешнему проводникам 2,1 отрезка коаксиальной линии, влияющего на параметры коаксиала и соединительных кабе- 13 лей, а также на достижение минимальной температуры, внешний проводник 1 выполнен тонкостенным из нержавеющей стали, покрытой изнутри серебром горячим серебрением (или из кварца, щ покрытого внутри серебром), проводник индуктивности изготовлен из платины, обладающей низкой теплопроводностью, но хорошей электропроизводностью, а в качестве материала ди- 2S электрических призм 5, используется кварц, Для увеличения прочности на кручение вместо кварцевых прямых призм 5 используются два отрезка усеченного диэлектрического цилиндра зе с основаниями, вписанными в дополнительный индуктивный элемент 3.

Герметизация диэлектрических призм 5 осуществляется пайкой серебряным припоем по предварительно мезе таллизированному поясу диэлектрической призмы 5.

Применение данной камеры позволяет проводить измерения параметров не только приборов,но и тестовых структур в широком интервале температур с высокой оперативностью, что позволяет существенно ускорить разработку СВЧ-приборов, например криогенных ИДП-варакторов, ввести промежуточный операционный контроль структур и повысить процент выхода годных.

Данная камера позволяет также производить исследования структур и приборов в широком диапазоне температур на СВЧ вплоть до 10 ГГц.

Я

Формула изобретения

1. Камера для измерения параметров СВЧ-двухполюсников, содержащая отрезок коаксиальной линии и дополнительный индуктивный элемент в виде металлического цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью измерения параметров СВЧ-двухполюсников, не имеющих индуктивных вводов, и увеличения производительности измерений, введен эталонный индуктивный элемент в виде металлического проводника, один конец которого соединен с дополнительным индуктивным элементом, установленным с возможностью съема в отверстии, выполненНоМ во внутреннем проводнике отрезка коаксиальной линии, перпендикулярно

его оси, а другой прижат к безиндук" тивному вводу исследуемого СВЧ-двухполюсника, причем эталонный индуктивный элемент жестко соединен при помощи диэлектрических призм с участком внешнего проводника отрезка коаксиальной линии, который также выполнен съемным.

2. Камера по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения измерений в широком диапазоне температур, на концах отрезка коаксиальной линии герметично установлены диэлектрические шайбы, а на съемном участке внешнего проводника отрезка коаксиальной линии установлен сосуд Дьюара, в котором размещен теплопровод с подогревателем, кон" тактирующий с другой поверхностью исследуемого СВЧ-двухполюсника,причем в съемном участке внешнего проводника отрезка коаксиальной линии между теплопроводом и внешней стенкой сосуда Дьюара выполнены отверстия, а внешний проводник отрезка коаксиальной линии снабжен штуцером для откачки воздуха.

3. Камера по пп.1 и 2, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что внешний проводник отрезка коаксиальной линии выполнен тонкостенным из металла с низкой теплопроводностью, покрытого пленкой металла с высокой электропроводностью, например из нержавеющей стали, покрытой серебром.

4, Камера по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что внешний проводник отрезка коаксиальной линии выполнен из диэлектрика с низкой теплопроводностью, покрытого пленкой металла с высокой электропроводностью например кварца, покрытого пленкой серебра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Deloach В.С. "П:.1; I ransactions

on МТТ, v. 15, 1964, и. 15- О.

Составитель Р, Кузнецова

Редактор Л. Авраменко Техред M.Tenep Корректор 6. Макаренко

Заказ 5100/51 Тираж 717 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, 4,7 94361

2. Suire P.I. Annales de Radio

electricite, ч. XXI, h" 86, 1966, р. 329-336, 1 8

3, Авторское свидетельство СССР

1т 352234, кл. G Ol R 27/02, 1972 (прототип).