Государственный первичный эталон единицы спектральной плотности мощности шумового радиоизлучения в диапазоне частот от 0,002 до 178,3 ГГц ГЭТ 21-2021

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.

1. Адерихин 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.

2. Stelzried C. T., IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, September 1968, vol. 16, no. 9, pp. 646–655. https://doi.org/10.1109/TMTT.1968.1126767

3. Емельянова Л. П. Низкотемпературный СВЧ-генератор шума // Измерительная техника. 1985. № 9. С. 54–55.

4. Малков 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.

5. Аверин В. Г., Аронзон Б. А., Бабаев Н. С. Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.

6. 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.

7. Петросян О. Г., Саргсян М. В. Анализ погрешностей комплектного метода аттестации тепловых генераторов шума // Измерительная техника. 1993. № 3. С. 55–57.

8. 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).

9. 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).

10. 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.

11. 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.2005.864107

12. Randa 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.2007.891145

13. Randa J., 84th ARFTG Microwave Measurement Conference, 2014, pp. 1–8. https://doi.org/10.1109/ARFTG.2014.7013402

14. Rahmati 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