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直接測量連續或脈沖調制的射頻平均功率。是GX2系列小功率計中的改型產品。采用了位數顯示及表頭模擬參考指示。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、使用簡便等特點外，還增加了數字顯示，提高了讀數精度。同時還提供了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易的自動測試系統或微機控制系統。

二、技術參數

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），

當配用各類波導探頭時頻率上限可達2mm波段。

3、 固有誤差：±4%（滿量程）。

4、 工作誤差：±5%（滿量程）。

5、 校對因子換檔誤差：±1%（85%～100%，按1%步級分檔）。

6、 零點穩定性：±0.5mW/1分鐘。

7、 模擬電壓輸出：滿量程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六個頻率點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TTA-1型連接器直接配用GX2型各種探頭。

11、預熱時間和連續工作時間：

① 預熱時間：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，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。它們既是傳輸線的終端負載電阻，又是電磁場→熱能→直流電動勢的轉換器件。該器件采用真空涂膜工藝，在介質薄膜基體（聚酰亞胺或云母）上先后涂上電極引線和鉍銻熱電偶。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因素。R₁、R₂在同軸系統中是并聯的，為滿足50Ω的傳輸阻抗，R₁＝R₂＝100Ω（實用值為85～105Ω）。在波導系統中R₁、R₂是串聯的，串聯阻值為300Ω左右。

熱電偶所產生的直流電動勢與所加的被測射頻能量成正比，該電勢經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

指示器實質上是一臺高靈敏度（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。整個放大器為調制型直流放大器。3BG_1～4四個場效應管構成串并聯型斬波器，將輸入直流訊號轉變成相應的交流訊號，送前置放大器。

由4BG_1、2兩場效應管構成。調制器和解調器場效應管的開關由同一個方波發生器控制。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，以保證整機噪聲滿足技術要求。

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，這樣經前置放大后的800Hz左右的訊號通過選頻放大，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，經積分放大后的訊號一路送反饋網絡，一路送至直流放大器。直流放大器的增益由校正因子網絡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，調節使無直流輸入時輸出為零。經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分壓后經粗細兩個電位器調節在調制級加一個偏差電壓而實現的。

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，無須外接時鐘訊號，簡化了外圍線路。

XFC3161為BCD－七段譯碼及恒流驅動電路，經該電路譯碼驅動后可直接點亮三個數發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，經譯碼后的七段驅動輸出訊號并聯地送至三個LED數碼管顯示器。同時由XFC2162輸出三個選擇脈沖驅動三個晶體三極管7BG_4、5、6，4、5、6對原BCD代碼進行多路分離，從而確定三個LED數碼管的實際顯示數。由集成四雙向開關C544B（7JC₁）控制，*高靈敏度檔的積分時間常數約為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數據總線嚴格同步，而隨時可以在任意時間內從二級鎖存器中讀取從第上等鎖存器轉移來的數據內容。

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、量程開關、校準因子開關、粗（細）調零電位器、電源開關及接地柱。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支架，以便于觀察。

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，用絕熱塑料圓盤連接外殼和外導體以避免外界溫度及人手熱量的影響。靠近熱電元件一端絕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有小孔，以方便定標，平時以塞蓋封住。

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