GX2C數(shù)字小功率計

一、概述  

GX2C數(shù)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(xù)或脈沖調(diào)制的射頻平均功率。

GX2C數(shù)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(shù)顯示及表頭模擬參考指示。

GX2C數(shù)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、使用簡便等特點外，還增加了數(shù)字顯示，提高了讀數(shù)精度。同時還提供了BCD碼輸出，可根據(jù)外接系統(tǒng)的送數(shù)指令輸出指示器讀數(shù)的BCD碼并行訊號。這樣便可與外接設(shè)備組成簡易的自動測試系統(tǒng)或微機控制系統(tǒng)。

二、技術(shù)參數(shù)

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(dāng)配用各類波導(dǎo)探頭時頻率上限可達(dá)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(wěn)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(shù)參數(shù)：

① 功率范圍：GX2B-T₁：1μW～10mW；

GX2B-T₂：10μW～100mW；

GX2B-T₃：1mW～300mW。

② 校準(zhǔn)因子誤差：±5%。

在50MHz定標(biāo)，并在1、3、6、8.2、10、12.4GHz六個頻率點上給出各探頭的校準(zhǔn)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(yù)熱時間和連續(xù)工作時間：

① 預(yù)熱時間：30分鐘。

② 允許連續(xù)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(shù)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(zhuǎn)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(dǎo)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(dǎo)法蘭接頭，其與C₁、C₂、C₃組成輸入傳輸系統(tǒng)，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(fù)載電阻，又是電磁場→熱能→直流電動勢的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換效率兩個因素。R₁、R₂在同軸系統(tǒng)中是并聯(lián)的，為滿足50Ω的傳輸阻抗，R₁＝R₂＝100Ω（實用值為85～105Ω）。在波導(dǎo)系統(tǒng)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(biāo)電位器Wt調(diào)節(jié)放大器的增益而進行定標(biāo)，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(zhì)上是一臺高靈敏度（分辨率為0.01μV）的數(shù)字式直流電壓表。整機分為放大單元，A/D轉(zhuǎn)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(diào)制及解調(diào)電路。整個放大器為調(diào)制型直流放大器。3BG_1～4四個場效應(yīng)管構(gòu)成串并聯(lián)型斬波器，將輸入直流訊號轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的交流訊號，送前置放大器。

由4BG_1、2兩場效應(yīng)管構(gòu)成。調(diào)制器和解調(diào)器場效應(yīng)管的開關(guān)由同一個方波發(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(gòu)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(gòu)成選頻元件，其帶通中心頻率與調(diào)制方波頻率相一致，這樣經(jīng)前置放大后的800Hz左右的訊號通過選頻放大，而其他干擾受到抑制。

交流放大器：由4JC₂構(gòu)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(fù)反饋量保持適當(dāng)。

積分放大器及直流放大：解調(diào)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(diào)電壓由電位器4W，調(diào)節(jié)使無直流輸入時輸出為零。經(jīng)直流放大的訊號一路送模擬輸出供記錄儀等外接設(shè)備測量用，一路送模擬數(shù)轉(zhuǎn)換電路。

量程選擇及調(diào)零。整機量程控制由整機負(fù)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(zhuǎn)換。調(diào)零電路是利用本機穩(wěn)壓電源   ±12V分壓后經(jīng)粗細(xì)兩個電位器調(diào)節(jié)在調(diào)制級加一個偏差電壓而實現(xiàn)的。

② A/D轉(zhuǎn)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(shù)字讀出系統(tǒng)。其中XFC3162為模數(shù)轉(zhuǎn)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(wěn)定，漏電阻大，而積分器的參考電壓基準(zhǔn)由集成電路內(nèi)部能帶隙式超穩(wěn)定電壓組成。這樣便保證了積分器工作的準(zhǔn)確及可靠性。該電路內(nèi)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(qū)動電路，經(jīng)該電路譯碼驅(qū)動后可直接點亮三個數(shù)發(fā)光二極管型的數(shù)碼管。

以上兩塊集成電路采用掃描讀數(shù)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(qū)動輸出訊號并聯(lián)地送至三個LED數(shù)碼管顯示器。同時由XFC2162輸出三個選擇脈沖驅(qū)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(shù)碼管的實際顯示數(shù)。由集成四雙向開關(guān)C544B（7JC₁）控制，*高靈敏度檔的積分時間常數(shù)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(diào)節(jié)用。

③ BCD碼輸出單元原理如下：

因XFC3162A/D轉(zhuǎn)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(jù)外接送接指令鎖存。這樣可不要求外接系統(tǒng)與本機BCD數(shù)據(jù)總線嚴(yán)格同步，而隨時可以在任意時間內(nèi)從二級鎖存器中讀取從第上等鎖存器轉(zhuǎn)移來的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

BCD碼輸出“1”電平為+5V“0”電平為地電平。

A/D轉(zhuǎn)換單元及BCD碼輸出單元的單元均為+5V，由一個集成穩(wěn)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(jié)構(gòu)特征

指示器采用前后鑄鋁框架，前框架裝有A/D轉(zhuǎn)換及顯示單元表頭、量程開關(guān)、校準(zhǔn)因子開關(guān)、粗（細(xì)）調(diào)零電位器、電源開關(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(zhuǎn)，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(gòu)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(jié)構(gòu)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(dǎo)熱率的不繡鋼薄壁材料做內(nèi)、外導(dǎo)體，以減小熱傳導(dǎo)，用絕熱塑料圓盤連接外殼和外導(dǎo)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(dǎo)熱較好的氮化硼材料以使內(nèi)外導(dǎo)體盡可能等溫。在外罩后端正對定標(biāo)電位器的地方開有小孔，以方便定標(biāo)，平時以塞蓋封住。

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