数字小功率计

GX2C数字小功率计

一、概述  

GX2C数字小功率计指示器配用GX2B-T1、GX2B-T2、GX2B-T3探头小功率探头可用来直接测量连续或脉冲调制的射频平均功率。

GX2C数字小功率计是GX2系列小功率计中的改型产品。采用了位数显示及表头模拟参考指示。

GX2C数字小功率计保持了原GX2B指示器所具有的功能，即测量范围宽、温度漂移小、使用简便等特点外，还增加了数字显示，提高了读数精度。同时还提供了BCD码输出，可根据外接系统的送数指令输出指示器读数的BCD码并行讯号。这样便可与外接设备组成简易的自动测试系统或微机控制系统。

二、技术参数

1、 功率测量范围：0.01μW～300mW (配用GX2B-T₁、T₂、T₃探头)。

2、 频率范围：0.05～12.4GHz（配用GX2B-T₁、T₂、T₃探头），

当配用各类波导探头时频率上限可达2mm波段。

3、 固有误差：±4%（满量程）。

4、 工作误差：±5%（满量程）。

5、 校对因子换档误差：±1%（85%～100%，按1%步级分档）。

6、 零点稳定性：±0.5mW/1分钟。

7、 模拟电压输出：满量程0.999V输出阻抗 1KΩ（Q9插座）。

8、 BCD码输出：并行（2CA-24插座）。

9、 配用GX2B-T₁、T₂、T₃探头技术参数：

① 功率范围：GX2B-T₁：1μW～10mW；

GX2B-T₂：10μW～100mW；

GX2B-T₃：1mW～300mW。

② 校准因子误差：±5%。

在50MHz定标，并在1、3、6、8.2、10、12.4GHz六个频率点上给出各探头的校准因子值。

③ 电压驻波比：≤ 1.5。

④ 可承受平均功率：

T₁可承受1分钟的25mW超额功率试验；

T₂可承受1分钟的200mW超额功率试验；

T₃可承受1分钟的600mW超额功率试验。

10、可通过TTA-1型连接器直接配用GX2型各种探头。

11、预热时间和连续工作时间：

① 预热时间：30分钟。

② 允许连续工作。

12、电源：交流220V_～允差±10%，50Hz允差±5%，消耗功率不大于5VA。

13、外形尺寸：160×320×250(mm)。

14、重量：不大于6kg。

四、工作原理

GX2C数字小功率计由功率探头和指示器两大整件组成。

1、功率探头

功率探头是射频功率敏感器件。它将输入的射频功率线性地转换成直流电压，输送到指示器放大指示，功率探头又可分为同轴型和波导型两大类，其电原理图大致如下：

GT₁为L16型同轴接头或各型波导法兰接头，其与C₁、C₂、C₃组成输入传输系统，主要起通入被测射频而隔离热电元件向讯号源方向的直流通路。

R₁、R₂为热电偶的阻值。它们既是传输线的终端负载电阻，又是电磁场→热能→直流电动势的转换器件。该器件采用真空涂膜工艺，在介质薄膜基体（聚酰亚胺或云母）上先后涂上电极引线和铋锑热电偶。而热电偶图形及基体的选择必须兼顾承受功率和转换效率两个因素。R₁、R₂在同轴系统中是并联的，为满足50Ω的传输阻抗，R₁＝R₂＝100Ω（实用值为85～105Ω）。在波导系统中R₁、R₂是串联的，串联阻值为300Ω左右。

热电偶所产生的直流电动势与所加的被测射频能量成正比，该电势经C₄、C₅及L₁、L₂组成的滤波器后直接送入指示器放大。定标电位器Wt调节放大器的增益而进行定标，因该电位器装在探头上，因此各探头间具有互换性。

2、指示器

指示器实质上是一台高灵敏度（分辨率为0.01μV）的数字式直流电压表。整机分为放大单元，A/D转换、显示单元及BCD码输出单元三部分。分述如下：

① 放大单元各部分原理如下：

调制及解调电路。整个放大器为调制型直流放大器。3BG_1～4四个场效应管构成串并联型斩波器，将输入直流讯号转变成相应的交流讯号，送前置放大器。

由4BG_1、2两场效应管构成。调制器和解调器场效应管的开关由同一个方波发生器控制。两者是同步的，这样可有效地避免一些干扰噪声，方波频率约为800Hz。

前置放大器：由三级放大和上等射极跟随器构成，闭路增益约为10³。该放大器由低噪声晶体管组成小电流工作状态，以保证整机噪声满足技术要求。

有源滤波器：以运放F007（4JC₁）为有源器件，以4R₁、4R₂、4R₄和4C₂、4C₃构成选频元件，其带通中心频率与调制方波频率相一致，这样经前置放大后的800Hz左右的讯号通过选频放大，而其他干扰受到抑制。

交流放大器：由4JC₂构成比例放大器，其闭环增益在μW档和mW档不同，以便使整机负反馈量保持适当。

积分放大器及直流放大：解调后的直流讯号送到积分放大器，经积分放大后的讯号一路送反馈网络，一路送至直流放大器。直流放大器的增益由校正因子网络15档按1%的步级改变，放大量约为5.3变到6.2。运放失调电压由电位器4W，调节使无直流输入时输出为零。经直流放大的讯号一路送模拟输出供记录仪等外接设备测量用，一路送模拟数转换电路。

量程选择及调零。整机量程控制由整机负反馈确定，反馈量由精密电阻决定，故改变反馈电阻阻值即可控制量程转换。调零电路是利用本机稳压电源   ±12V分压后经粗细两个电位器调节在调制级加一个偏差电压而实现的。

② A/D转换及显示单元原理如下：

本电路采用两块单片集成电路，XFC-3161及XFC3162，三位数字读出系统。其中XFC3162为模数转换。该电路的特点是采用双积分A/D变换，外接积分电容采用涤纶电容，容量稳定，漏电阻大，而积分器的参考电压基准由集成电路内部能带隙式超稳定电压组成。这样便保证了积分器工作的准确及可靠性。该电路内部定时，无须外接时钟讯号，简化了外围线路。

XFC3161为BCD－七段译码及恒流驱动电路，经该电路译码驱动后可直接点亮三个数发光二极管型的数码管。

以上两块集成电路采用扫描读数型式。XFC3162输出的BCD码直接输入到XFC3161 BCD码输入端，经译码后的七段驱动输出讯号并联地送至三个LED数码管显示器。同时由XFC2162输出三个选择脉冲驱动三个晶体三极管7BG_4、5、6，4、5、6对原BCD代码进行多路分离，从而确定三个LED数码管的实际显示数。由集成四双向开关C544B（7JC₁）控制，*高灵敏度档的积分时间常数约为10秒钟左右。以下为1秒、0.1秒。

模拟指示部分由表头7CB₁、电阻器7R₂及电位器7W₁等组成，7W₁作表头满度调节用。

③ BCD码输出单元原理如下：

因XFC3162A/D转换器的BCD码为扫描型式，故本电路采用二级锁存的方法，一锁存器的锁存控制讯号来自XFC3162的位选择脉冲，而二级锁存器的锁存控制可根据外接送接指令锁存。这样可不要求外接系统与本机BCD数据总线严格同步，而随时可以在任意时间内从二级锁存器中读取从第上等锁存器转移来的数据内容。

BCD码输出“1”电平为+5V“0”电平为地电平。

A/D转换单元及BCD码输出单元的单元均为+5V，由一个集成稳压电源供给。该电源与BCD码输出单元在同一块印制板上。

五、结构特征

指示器采用前后铸铝框架，前框架装有A/D转换及显示单元表头、量程开关、校准因子开关、粗（细）调零电位器、电源开关及接地柱。后框架上装有模拟电压输出插孔（Q9）和电源插座、保险丝。BCD码输出插孔（2CA-24）固定在BCD码印制板上引出到后面板，上梁装有提手及固定放大单元印制板。该板可以翻转，通过各插头座与各部分相连。变压器前置放大器的保温盒装在底板上，保温盒由二层圆柱形铝罩中间夹泡沫塑料及吸收布构成。前后框架与上梁下底板间还装有一加固铝板，上面安装BCD码输出板。机箱的左、右盖板及底盖板用螺钉固定在机架上，装拆方便，结构牢靠。机箱底部装有上仰的活动支架，以便于观察。

指示器所配用的GX2B-T₁、T₂、T₃型探头，外壳用引伸铝薄壳，为避免外界温度对热电元件的影响，采取了一些隔热措施。同轴传输线前端用低导热率的不绣钢薄壁材料做内、外导体，以减小热传导，用绝热塑料圆盘连接外壳和外导体以避免外界温度及人手热量的影响。靠近热电元件一端绝缘子采用导热较好的氮化硼材料以使内外导体尽可能等温。在外罩后端正对定标电位器的地方开有小孔，以方便定标，平时以塞盖封住。

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