GX2C數字小功率計
一、概述
GX2C數字小功率計指示器配用GX2B-T1、GX2B-T2、GX2B-T3探頭小功率探頭可用來(lái)直接測量連續或脈沖調制的射頻平均功率。
GX2C數字小功率計是GX2系列小功率計中的改型產(chǎn)品。采用了位數顯示及表頭模擬參考指示。
GX2C數字小功率計保持了原GX2B指示器所具有的功能，即測量范圍寬、溫度漂移小、使用簡(jiǎn)便等特點(diǎn)外，還增加了數字顯示，提高了讀數精度。同時(shí)還提供了BCD碼輸出，可根據外接系統的送數指令輸出指示器讀數的BCD碼并行訊號。這樣便可與外接設備組成簡(jiǎn)易的自動(dòng)測試系統或微機控制系統。
二、技術(shù)參數
1、 功率測量范圍：0.01μW～300mW (配用GX2B-T1、T2、T3探頭)。
2、 頻率范圍：0.05～12.4GHz（配用GX2B-T1、T2、T3探頭），
當配用各類(lèi)波導探頭時(shí)頻率上限可達2mm波段。
3、 固有誤差：±4%（滿(mǎn)量程）。
4、 工作誤差：±5%（滿(mǎn)量程）。
5、 校對因子換檔誤差：±1%（85%～100%，按1%步級分檔）。
6、 零點(diǎn)穩定性：±0.5mW/1分鐘。
7、 模擬電壓輸出：滿(mǎn)量程0.999V輸出阻抗 1KΩ（Q9插座）。
8、 BCD碼輸出：并行（2CA-24插座）。
9、 配用GX2B-T1、T2、T3探頭技術(shù)參數：
① 功率范圍：GX2B-T1：1μW～10mW；
GX2B-T2：10μW～100mW；
GX2B-T3：1mW～300mW。
② 校準因子誤差：±5%。
在50MHz定標，并在1、3、6、8.2、10、12.4GHz六個(gè)頻率點(diǎn)上給出各探頭的校準因子值。
③ 電壓駐波比：≤ 1.5。
④ 可承受平均功率：
T1可承受1分鐘的25mW超額功率試驗；
T2可承受1分鐘的200mW超額功率試驗；
T3可承受1分鐘的600mW超額功率試驗。
10、可通過(guò)TTA-1型連接器直接配用GX2型各種探頭。
11、預熱時(shí)間和連續工作時(shí)間：
① 預熱時(shí)間：30分鐘。
② 允許連續工作。
12、電源：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數字小功率計由功率探頭和指示器兩大整件組成。
1、功率探頭
功率探頭是射頻功率敏感器件。它將輸入的射頻功率線(xiàn)性地轉換成直流電壓，輸送到指示器放大指示，功率探頭又可分為同軸型和波導型兩大類(lèi)，其電原理圖大致如下：
GT1為L16型同軸接頭或各型波導法蘭接頭，其與C1、C2、C3組成輸入傳輸系統，主要起通入被測射頻而隔離熱電元件向訊號源方向的直流通路。
R1、R2為熱電偶的阻值。它們既是傳輸線(xiàn)的終端負載電阻，又是電磁場(chǎng)→熱能→直流電動(dòng)勢的轉換器件。該器件采用真空涂膜工藝，在介質(zhì)薄膜基體（聚酰亞胺或云母）上先后涂上電極引線(xiàn)和鉍銻熱電偶。而熱電偶圖形及基體的選擇必須兼顧承受功率和轉換效率兩個(gè)因素。R1、R2在同軸系統中是并聯(lián)的，為滿(mǎn)足50Ω的傳輸阻抗，R1＝R2＝100Ω（實(shí)用值為85～105Ω）。在波導系統中R1、R2是串聯(lián)的，串聯(lián)阻值為300Ω左右。
熱電偶所產(chǎn)生的直流電動(dòng)勢與所加的被測射頻能量成正比，該電勢經(jīng)C4、C5及L1、L2組成的濾波器后直接送入指示器放大。定標電位器Wt調節放大器的增益而進(jìn)行定標，因該電位器裝在探頭上，因此各探頭間具有互換性。
2、指示器
指示器實(shí)質(zhì)上是一臺高靈敏度（分辨率為0.01μV）的數字式直流電壓表。整機分為放大單元，A/D轉換、顯示單元及BCD碼輸出單元三部分。分述如下：
① 放大單元各部分原理如下：
調制及解調電路。整個(gè)放大器為調制型直流放大器。3BG1～4四個(gè)場(chǎng)效應管構成串并聯(lián)型斬波器，將輸入直流訊號轉變成相應的交流訊號，送前置放大器。
由4BG1、2兩場(chǎng)效應管構成。調制器和解調器場(chǎng)效應管的開(kāi)關(guān)由同一個(gè)方波發(fā)生器控制。兩者是同步的，這樣可有效地避免一些干擾噪聲，方波頻率約為800Hz。
前置放大器：由三級放大和上等射極跟隨器構成，閉路增益約為103。該放大器由低噪聲晶體管組成小電流工作狀態(tài)，以保證整機噪聲滿(mǎn)足技術(shù)要求。
有源濾波器：以運放F007（4JC1）為有源器件，以4R1、4R2、4R4和4C2、4C3構成選頻元件，其帶通中心頻率與調制方波頻率相一致，這樣經(jīng)前置放大后的800Hz左右的訊號通過(guò)選頻放大，而其他干擾受到抑制。
交流放大器：由4JC2構成比例放大器，其閉環(huán)增益在μW檔和mW檔不同，以便使整機負反饋量保持適當。
積分放大器及直流放大：解調后的直流訊號送到積分放大器，經(jīng)積分放大后的訊號一路送反饋網(wǎng)絡(luò )，一路送至直流放大器。直流放大器的增益由校正因子網(wǎng)絡(luò )15檔按1%的步級改變，放大量約為5.3變到6.2。運放失調電壓由電位器4W，調節使無(wú)直流輸入時(shí)輸出為零。經(jīng)直流放大的訊號一路送模擬輸出供記錄儀等外接設備測量用，一路送模擬數轉換電路。
量程選擇及調零。整機量程控制由整機負反饋確定，反饋量由精密電阻決定，故改變反饋電阻阻值即可控制量程轉換。調零電路是利用本機穩壓電源 ±12V分壓后經(jīng)粗細兩個(gè)電位器調節在調制級加一個(gè)偏差電壓而實(shí)現的。
② A/D轉換及顯示單元原理如下：
本電路采用兩塊單片集成電路，XFC-3161及XFC3162，三位數字讀出系統。其中XFC3162為模數轉換。該電路的特點(diǎn)是采用雙積分A/D變換，外接積分電容采用滌綸電容，容量穩定，漏電阻大，而積分器的參考電壓基準由集成電路內部能帶隙式超穩定電壓組成。這樣便保證了積分器工作的準確及可靠性。該電路內部定時(shí)，無(wú)須外接時(shí)鐘訊號，簡(jiǎn)化了外圍線(xiàn)路。
XFC3161為BCD－七段譯碼及恒流驅動(dòng)電路，經(jīng)該電路譯碼驅動(dòng)后可直接點(diǎn)亮三個(gè)數發(fā)光二極管型的數碼管。
以上兩塊集成電路采用掃描讀數型式。XFC3162輸出的BCD碼直接輸入到XFC3161 BCD碼輸入端，經(jīng)譯碼后的七段驅動(dòng)輸出訊號并聯(lián)地送至三個(gè)LED數碼管顯示器。同時(shí)由XFC2162輸出三個(gè)選擇脈沖驅動(dòng)三個(gè)晶體三極管7BG4、5、6，4、5、6對原BCD代碼進(jìn)行多路分離，從而確定三個(gè)LED數碼管的實(shí)際顯示數。由集成四雙向開(kāi)關(guān)C544B（7JC1）控制，*高靈敏度檔的積分時(shí)間常數約為10秒鐘左右。以下為1秒、0.1秒。
模擬指示部分由表頭7CB1、電阻器7R2及電位器7W1等組成，7W1作表頭滿(mǎn)度調節用。
③ BCD碼輸出單元原理如下：
因XFC3162A/D轉換器的BCD碼為掃描型式，故本電路采用二級鎖存的方法，一鎖存器的鎖存控制訊號來(lái)自XFC3162的位選擇脈沖，而二級鎖存器的鎖存控制可根據外接送接指令鎖存。這樣可不要求外接系統與本機BCD數據總線(xiàn)嚴格同步，而隨時(shí)可以在任意時(shí)間內從二級鎖存器中讀取從第上等鎖存器轉移來(lái)的數據內容。
BCD碼輸出“1”電平為+5V“0”電平為地電平。
A/D轉換單元及BCD碼輸出單元的單元均為+5V，由一個(gè)集成穩壓電源供給。該電源與BCD碼輸出單元在同一塊印制板上。
五、結構特征
指示器采用前后鑄鋁框架，前框架裝有A/D轉換及顯示單元表頭、量程開(kāi)關(guān)、校準因子開(kāi)關(guān)、粗（細）調零電位器、電源開(kāi)關(guān)及接地柱。后框架上裝有模擬電壓輸出插孔（Q9）和電源插座、保險絲。BCD碼輸出插孔（2CA-24）固定在BCD碼印制板上引出到后面板，上梁裝有提手及固定放大單元印制板。該板可以翻轉，通過(guò)各插頭座與各部分相連。變壓器前置放大器的保溫盒裝在底板上，保溫盒由二層圓柱形鋁罩中間夾泡沫塑料及吸收布構成。前后框架與上梁下底板間還裝有一加固鋁板，上面安裝BCD碼輸出板。機箱的左、右蓋板及底蓋板用螺釘固定在機架上，裝拆方便，結構牢靠。機箱底部裝有上仰的活動(dòng)支架，以便于觀(guān)察。
指示器所配用的GX2B-T1、T2、T3型探頭，外殼用引伸鋁薄殼，為避免外界溫度對熱電元件的影響，采取了一些隔熱措施。同軸傳輸線(xiàn)前端用低導熱率的不繡鋼薄壁材料做內、外導體，以減小熱傳導，用絕熱塑料圓盤(pán)連接外殼和外導體以避免外界溫度及人手熱量的影響?？拷鼰犭娫欢私^緣子采用導熱較好的氮化硼材料以使內外導體盡可能等溫。在外罩后端正對定標電位器的地方開(kāi)有小孔，以方便定標，平時(shí)以塞蓋封住。
