izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2022-12-3-9izmertech-1670Research ArticleГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭТАЛОНЫSTATE STANDARDSГосударственный первичный эталон единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения в диапазоне частот от 0,002 до 178,3 ГГц ГЭТ 21-2021State primary standard of the unit of power spectral density of noise radio emission in the frequency range from 0.002 to 178.3 GHz GET 21-2021https://orcid.org/0000-0003-3313-3945АдерихинВ. И.AderikhinV. I.

Владимир Ильич Адерихин

г. п. Менделеево, Московская обл.

Vladimir I. Aderikhin

Mendeleevo, Moscow region

avi@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3148-7336МалайИ. М.MalayI. M.

Иван Михайлович Малай

г. п. Менделеево, Московская обл.

Ivan M. Malay

Mendeleevo, Moscow region

malay@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3367-3442МарковаМ. С.MarkovaM. S.

Мария Сергеевна Маркова

г. п. Менделеево, Московская обл.

Mariya S. Markova

Mendeleevo, Moscow region

markova_ms@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3849-7740СаргсянМ. В.SargsyanM. V.

Мелик Вардкесович Саргсян

г. п. Менделеево, Московская обл.

Melik V. Sargsyan

Mendeleevo, Moscow region

mcrmi121@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7311-2041ФартушинМ. И.FartushinM. I.

Максим Игоревич Фартушин

г. п. Менделеево, Московская обл.

Maksim I. Fartushin

Mendeleevo, Moscow region

fartushin@vniiftri.ruВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияRussian Metrological Institute of Technical Physics and Radio EngineeringRussian Federation20222905202301239Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1670

В 2021 г. утверждён Государственный первичный эталон единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения в диапазоне частот от 0,002 до 178,3 ГГц ГЭТ 21-2021. В качестве первичных эталонных мер в состав ГЭТ 21-2021 введены низкотемпературные генераторы шума. Исследованы спроектированные и изготовленные первичные эталонные меры: два коаксиальных низкотемпературных генератора шума в диапазонах частот 0,002–4,0 ГГц, 4,0–12,05 ГГц и три волноводных низкотемпературных генератора шума в диапазонах частот 12,05–17,44 ГГц, 17,44–25,86 ГГц, 25,86–37,5 ГГц. Исследованы и рассчитаны эквивалентные шумовые температуры первичных эталонных мер. Воспроизводимое значение эквивалентной шумовой температуры для коаксиальных низкотемпературных генераторов шума составило 77,5–84,82 К и волноводных низкотемпературных генераторов шума – 78,4–80,53 К. Разработаны и изготовлены компараторы – приёмники шумового сигнала в пяти диапазонах: в двух коаксиальных трактах 0,002–4,0 ГГц и 4,0–12,05 ГГц; в трёх волноводных трактах 12,05–17,44 ГГц; 17,44–25,86 ГГц и 25,86–37,5 ГГц. Увеличен динамический диапазон измерений и уменьшена погрешность передачи единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения. Суммарная погрешность воспроизведения единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения составила 0,24–0,30 К, расширенная неопределённость передачи единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения вторичным эталонам и рабочим эталонам 1-го разряда – 0,4–0,8 К, погрешность измерений спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения уменьшилась в 1,5 раза. Проведён сравнительный анализ неопределённостей при передаче единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения от первичных эталонных мер вторичным эталонам и рабочим эталонам 1-го разряда. Результаты данной работы применимы в радиопромышленности при измерении шумовых параметров. Значения чувствительности приборов и устройств, работа которых зависит от уровня шумовых электромагнитных колебаний, контролируются мерами спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения – измерительными генераторами шума.

In 2021, the State primary standard unit of power spectral density of noise radio emission in the frequency range from 0.002 to 178.3 GHz GET 21-2021 passed the approval. GET 21-2021 introduced low-temperature noise generators as primary reference measures. Preferred and manufactured primary reference measures were investigated: two coaxial low temperature noise generators in the frequency range 0.002–4.0 GHz, 4.0–12.05 GHz and three waveguide low temperature noise generators in the frequency range 12.05–17.44 GHz, 17.44–25.86 GHz, 25.86–37.5 GHz. Noise temperatures of primary reference measures are investigated and calculated. The reproducible value of the equivalent noise temperature was 77.5–84.82 K for coaxial low-temperature noise generators and 78.4–80.53 K for waveguide low-temperature noise generators, 4.0 GHz and 4.0–12.05 GHz; three waveguide 12.05–17.44 GHz; 17.44–25.86 GHz and 25.86–37.5 GHz. The dynamic range of measurements is increased and the error of unit transmission is reduced. The results of measurements of the power spectral density of noise radio emission with the following characteristics are obtained: the total error in reproducing the unit of the spectral power density of noise radio emission from 0.24 to 0.30 K; expanded uncertainty when transferring a unit of power spectral density of noise radio emission to secondary standards and working standards of the 1st category, from 0.4 to 0.8 K; the measurement error of the power spectral density of noise radio emission decreased by 1.5 times. A comparative analysis of uncertainties in the transfer of a unit of the power spectral density of noise radio emission from primary reference measures to secondary standards and working standards of the 1st category is carried out. The results of this work are applicable in the radio industry when measuring noise parameters. The sensitivity values of instruments and devices that depend on the level of noise electromagnetic oscillations, are controlled by measures of the power spectral density of noise radio emission – measuring noise generators.

эталонспектральная плотность мощности шумового радиоизлученияэквивалентная шумовая температураstandardspectral density of noise radiation powerequivalent noise temperatureReferencesАдерихин В. И., Буренков Ю. А., Саргсян М. В., Уздин Р. И. Усовершенствование государственного первичного эталона единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения // Измерительная техника. 2012. № 12. С. 3–8.Aderikhin V. I., Burenkov Y. A., Sargsyan M. V., Uzdin R. I., Measurement Techniques, 2013, vol. 55, pp. 1335–1343. https://doi.org/10.1007/s11018-013-0131-3Stelzried C. T., IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, September 1968, vol. 16, no. 9, pp. 646–655. https://doi.org/10.1109/TMTT.1968.1126767Stelzried C. T., IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, September 1968, vol. 16, no. 9, pp. 646–655. https://doi.org/10.1109/TMTT.1968.1126767Емельянова Л. П. Низкотемпературный СВЧ-генератор шума // Измерительная техника. 1985. № 9. С. 54–55.Emel’yanova L. P., Measurement Techniques, 1985, vol. 28, pp. 788–789. https://doi.org/10.1007/BF00862752Малков М. П., Данилов И. Б., Зельдович А. Г., Фрадков А. Б. Справочник по физико-техническим основам криогеники / Под ред. М. П. Малкова. М.: Энергия, 1973. 392 с.Malkov M. P. (ed.), Handbook of physical and technical fundamentals of cryogenics, Energoatomizdat Publ., Moscow, 1963, p. 90, 123, 176. (In Russ.)Аверин В. Г., Аронзон Б. А., Бабаев Н. С. Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.Averin V. G., Aronzon B. A., Babaev N. S., Tablicy fi zicheskih velichin. Spravochnik [Tables of physical quantities. Directory], Ed. by I. K. Kikoina, Moscow, Atomizdat Publ., 1976, 1008 p. (In Russ.)Петросян О. Г., Абрамова О. С., Гольба В. А., Жданова Т. Я., Юрчук Э. Ф. Низкотемпературный генератор шума миллиметрового диапазона // Измерительная техника. 1984. № 11. С. 60–61.Petrosyan O. G., Abramova O. S., Gol’ba V. A., Zhdanova T. Ya., Yurchuk E. F., Measurement Techniques, 1984, vol. 27, pp. 1053–1055. https://doi.org/10.1007/BF00861834Петросян О. Г., Саргсян М. В. Анализ погрешностей комплектного метода аттестации тепловых генераторов шума // Измерительная техника. 1993. № 3. С. 55–57.Petrosyan O. G., Sargsyan M. V., Measurement Techniques, 1993, vol. 36, pp. 335–337. https://doi.org/10.1007/BF01003672Daywitt W., (1984), A Coaxial Noise Standard for the 1 GHz to 12.4 GHz Frequency Range, Technical Note (NIST TN), 1074, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD (accessed November 11, 2022).Daywitt W., (1984), A Coaxial Noise Standard for the 1 GHz to 12,4 GHz Frequency Range, Technical Note (NIST TN), 1074, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD (accessed November 11, 2022).Grosvenor C., Randa J., Billinger R., (2000), Design and Testing of NFRad – A New Noise Measurement System, Technical Note (NIST TN), 1518, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, [online], available at: https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=6264 (аccessed: 11.11.2022).Grosvenor C., Randa J., Billinger R., (2000), Design and Testing of NFRad – A New Noise Measurement System, Technical Note (NIST TN), 1518, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, [online], available at: https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=6264 (аccessed: 11.11.2022).Слаев В. А. Руководство по выражению неопределенности измерения / Пер. с англ., под ред. В. А. Слаева. СПб: ВНИИМ им. Д. И. Менделеева, 1999. 134 с.Slaev V. A.,Guidance on the expression of measurement uncertainty, Translated from English V. A. Slaev (ed.), St. Petersburg, D. I. Mendeleyev Institute for Metrology Publ., 1999, 134 p. (In Russ.)Randa J., Gerecht E., Gu D., Billinger R. L., IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, March 2006, vol. 54, no. 3, pp. 1180–1189. https://doi.org/10.1109/TMTT.2005.864107Randa J., Gerecht E., Gu D., Billinger R. L., IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, March 2006, vol. 54, no. 3, pp. 1180–1189. https://doi.org/10.1109/TMTT.2005.864107Randa J., Walker D. K., IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, April 2007, vol. 56, no. 2, pp. 551–554. https://doi.org/10.1109/TIM.2007.891145Randa J., Walker D. K., IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, April 2007, vol. 56, no. 2, pp. 551–554. https://doi.org/10.1109/TIM.2007.891145Randa J., 84th ARFTG Microwave Measurement Conference, 2014, pp. 1–8. https://doi.org/10.1109/ARFTG.2014.7013402Randa J., 84th ARFTG Microwave Measurement Conference, 2014, pp. 1–8. https://doi.org/10.1109/ARFTG.2014.7013402Rahmati M. M., Banai A., International Journal of RF and Microwave Computer Aided Engineering, 2021, vol. 31, no. 5, pp. 1–18. https://doi.org/10.1002/mmce.22599Rahmati M. M., Banai A., International Journal of RF and Microwave Computer Aided Engineering, 2021, vol. 31, no. 5, pp. 1–18. https://doi.org/10.1002/mmce.22599

The authors declare that there are no conflicts of interest present.