GX2C1B微波功率計
1．概述
GX2C1B功率計是微波功率測量儀器。它是由GX2C1B功率指示器和YS11801功率傳感器所組成。并可由用戶選購RS232接口或GPIB接口?？晒┕S和實驗室使用。
2．技術(shù)參數(shù)
2．1 頻率范圍：20MHz～12.4GHz
2．2 功率測量范圍：0.1uW～100mW（基本型）
0.1μw～1W（GX2C1B1）
0.1μw～5W（GX2C1B5）
0.1μw～10W（GX2C1B10）
0.1μw～20W（GX2C1B20）
0.1μw～100W（GX2C1B100）
0.1μw～200W（GX2C1B200）
0.1μw～300W（GX2C1B300）
0.1μw～500W（GX2C1B500）
0.1μw～700W（GX2C1B700）
0.1μw～1000W（GX2C1B1000）
2．3 測量精度: 工作誤差±8%
2．4 電壓駐波比： S≤1.4
2．5 可承受平均功率為：1分鐘的超額功率試驗。
2．6 功率基準：50MHz
1.00mW±1.5%
2．7 噪聲漂移: 在任一分鐘間隔內(nèi)±(0.1uW+1字)
2．8 記錄器輸出： 0～1V電壓，輸出阻抗1KΩ。
2．9 顯示方式： W方式，dBm方式及dB方式。
2．10 電源：交流市電～220V，50Hz，20W
2．11 主機外型尺寸：99mm（高）×220mm（寬）×350mm（深）
2．12 重量： 約4Kg（基本型）。
3．調(diào)節(jié)控制機構(gòu)的作用
前后面板調(diào)節(jié)控制機構(gòu)
3．1 LED顯示窗
顯示功率測量讀數(shù)。
3．2 電源開關(guān)
當功率計接上電源后，若指示燈為紅色，表示儀器處于備用狀態(tài)。通過電源開關(guān)的切換，使指示燈為綠色，則儀器處于工作狀態(tài)。
3．3 鍵盤
鍵盤包括方式、調(diào)零、校正、設(shè)置、存入、調(diào)出、系統(tǒng)和Enter鍵共 8個，具體操作方法詳見面板操作條款。
3．4 表頭
作為射頻信號的線性指示，反映數(shù)字顯示的趨勢。
3．5 傳感器輸入口
傳感器由此輸入口輸入信號。
3．6 參考功率輸出口
該輸出口由基準鍵（OSC）來開啟（指示燈亮）和關(guān)閉。開啟時輸出50MHz
1.00mW的參考功率信號。
3．7 記錄器輸出口
輸出0～1V電壓，輸出阻抗為1KΩ，BNC連接。
3．8 電源插座
3．9 熔斷絲座
4．工作原理
4．1 整機方框圖（見圖2）
4．2 各單元電路原理
a．功率傳感器
功率傳感器是由斬波器和線性校正電路所組成。斬波器是用高靈敏、低噪聲的MOS—FET開關(guān)管組成的串聯(lián)斬波器。其作用是將經(jīng)由功率探頭變換輸入的直流信號調(diào)制成等效交流信號，這樣更方便后級放大電路的處理。線性校正電路是由存放傳感器參數(shù)的電子表格，并通過CPU的處理來進行的。
b．前置放大器
前置放大器是由高增益晶體管和高阻抗、低勢壘運算放大器一起組成的混合型放大器，該放大器的交流增益約為600倍，它是利用了晶體管的低噪聲和運算放大器的高增益的特性而組成的。
圖2. GX2C1B功率計整機方框圖
c. 衰減網(wǎng)絡(luò)和主放大器
衰減網(wǎng)絡(luò)是由模擬開關(guān)和電阻所構(gòu)成，并由中央處理器控制。它決定了量程的轉(zhuǎn)換。主放大器是由可編程增益放大器組成。它可以在中央處理器的控制下調(diào)節(jié)至適當?shù)脑鲆妗?/span>
d．放大網(wǎng)絡(luò)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器
放大網(wǎng)絡(luò)是由高阻抗、低勢壘運算放大器分別組成X1、X10和X100的放大網(wǎng)絡(luò)并產(chǎn)生三個不同量程的信號。三個信號同時進入多通道、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由中央處理器根據(jù)不同的量程來讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
e．調(diào)零網(wǎng)絡(luò)
調(diào)零網(wǎng)絡(luò)是有數(shù)模轉(zhuǎn)換器及相應(yīng)的器件組成。當儀器在進行調(diào)零操作時，由中央處理器從模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的分析后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器給出相反量的信號，以抵消回路中的零點誤差而達到調(diào)零作用。
f．斬波驅(qū)動器
對供給斬波器的信號220Hz方波進行電流放大。
g．記錄器輸出電路和電表驅(qū)動電路
記錄器輸出電路和電表驅(qū)動電路是由數(shù)模轉(zhuǎn)換器及相應(yīng)的運算放大器等電路所組成。在中央處理器通過每一次測量后的結(jié)果來驅(qū)動這部分電路。
h. 中央處理器
中央處理器采用高性能8bit微處理器。它管理整個儀器的運轉(zhuǎn)。
i. 面板電路
面板電路是由LED顯示窗和用戶鍵盤組成。它是手動操作時人—機對話的主要工具。
j. 50MHz基準源
提供50MHz,1mW的功率基準信號。當傳感器接至50MHz基準源后，可通過“校正”操作對儀器進行1mW校正。
5．結(jié)構(gòu)特征
GX2C1B功率計的指示器部分外形尺寸為220mm×99mm×350mm（b×h×d），儀器的顯示部分為LED顯示屏，前面板按鍵采用導電橡膠工藝，其控制方式均采用按鍵菜單式操作。連結(jié)，組成便于維護和生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)方式。通道板部分采用電屏蔽結(jié)構(gòu)以減小雜散電磁場的干擾。儀器的后面板為電源的輸入插口和一個記錄器輸出插座。
6．使用方法
6．1 注意事項
a．在使用本儀器前，應(yīng)先閱讀儀器的說明書，并熟悉操作方法；
b．電源電壓不應(yīng)超過220V±22V，否則儀器性能不予保證；
c．本儀器一般在開機數(shù)分鐘后就能正常工作，如要精密測試，預熱時間為30分鐘。
d．在測量前先在探頭不接入功率前進行調(diào)零操作，然后將探頭接在儀器自帶的1mW/50MHz基準源上進行校正操作。
e．在進行**測量時應(yīng)根據(jù)當時被測源的頻率來設(shè)置功率指示器。這時可以進行實際測量了。
6．2 面板操作使用部分
a．通電
插上電源線（AC220V）后，電源按鍵上方的紅色指示燈點亮，說明已上電但處于備用狀態(tài)。按電源按鍵后，綠色指示燈點亮，儀器已進入工作狀態(tài)。
b．按鍵操作
前面板上總共有10個按鍵。電源鍵，方式鍵（Mode），設(shè)置鍵（Setup），調(diào)零/左移鍵（Zero），校正/右移鍵（Calbra），存入/加1鍵（Save），調(diào)出/減1鍵（Recall），進入鍵（Enter），系統(tǒng)/本地鍵（System）和基準鍵（Osc）。電源鍵已在**條敘述過，基準鍵（Osc）和一個指示燈一起來管理50MHz/1mW參考源。下面就其他8個按鍵的使用作進一步的描述。
c．方式鍵（Mode）
儀器共有兩種顯示方式。功率（Watt或dBm）測量，自為參考（RES）測量（即dB方式）。通過按方式鍵（Mode）可以兩種方式間進行切換。
在功率測量時，可以由進入鍵（Enter）來切換Watt或dBm顯示方式。
在RES參考測量時，顯示以選擇這個方式時的**個測量值為參考的對數(shù)形式10lg（Xn/X0）。在這個方式中可以由進入鍵（Enter）來刷新參考值。
d．設(shè)置鍵（Setup）
儀器通過設(shè)置鍵設(shè)置被測頻率和外接衰減器的衰減量，以便在測量過程中正確地反映被測對象的情況。
重復按設(shè)置鍵，將在頻率設(shè)置和衰減量設(shè)置狀態(tài)間切換。
頻率設(shè)置：當按設(shè)置鍵使顯示為 “FR- XX”時，說明進入了頻率設(shè)置狀態(tài)。頻率設(shè)置范圍為0～12，0表示50MHz，其他則以GHz作為單位。通過按存入/加1鍵（Save）和調(diào)出/減1鍵（Recall）來進行修改。調(diào)節(jié)至所需的要求。
衰減量設(shè)置：當按設(shè)置鍵使顯示為 “AO__XX”時，說明進入了衰減量設(shè)置狀態(tài)。量程設(shè)置范圍為0～99，9通過按存入/加1鍵（Save）和調(diào)出/減1鍵（Recall）來進行修改。調(diào)節(jié)至所需的要求。
當所需參數(shù)設(shè)置完畢后，可按進入鍵（Enter）以確定設(shè)置的數(shù)據(jù)并退出設(shè)置界面。
e．調(diào)零/左移鍵（Zero）和校正/右移鍵（Cal）
儀器在測量過程中為了確保數(shù)據(jù)的的**經(jīng)常需要對儀器進行調(diào)零和校正操作。
按調(diào)零鍵（Zero）顯示窗上顯示‘Zero’,這時儀器處于等待狀態(tài)。要再按進入鍵（Enter）才確認儀器的調(diào)零操作。調(diào)零操作需要持續(xù)數(shù)秒時間，調(diào)零操作完成后儀器回到測量狀態(tài)。如果按調(diào)零鍵（Zero）使儀器處于等待狀態(tài)時，再次按調(diào)零鍵（Zero）可使儀器直接回到測量狀態(tài)。
按校正鍵（Cal）顯示窗上顯示‘Cal’,這時儀器處于等待狀態(tài)。要再按進入鍵（Enter）才確認儀器的校正操作。校正操作需要持續(xù)數(shù)秒時間，校正操作完成后儀器回到測量狀態(tài)。如果按校正鍵（Cal）使儀器處于等待狀態(tài)時，再次按校正鍵（Cal）可使儀器直接回到測量狀態(tài)。
按校正鍵（Cal）后，儀器將自動開啟50MHz參考源，以避免儀器作無效操作。為了使校正操作更**，建議在進入校正操作前通過基準鍵（Osc）使參考源開啟并預熱15分鐘以上。
f．存入/加1鍵（Save）和調(diào)出/減1鍵（Recall）
儀器保留了9個存儲點（1—9）供用戶使用，使用戶對數(shù)個確定的測量方式和設(shè)置數(shù)據(jù)進行保存，以便在需要時方便地調(diào)出使用，而不必每次在測量前進行一系列設(shè)置操作。
按存入鍵（Save）后，顯示窗上顯示‘Save’,這時儀器處于等待狀態(tài)。重復按存入鍵顯示窗上顯示‘Save N’（N = 1—9）。這時若按進入鍵（Enter），儀器將當前的測量和設(shè)置狀態(tài)保存在存儲點N中，將來要使用時通過Recall N將其調(diào)出。當顯示窗上顯示‘Save’儀器處于等待狀態(tài)時，也可以按進入鍵（Enter）使其退出存儲操作而回到測量狀態(tài)。
按調(diào)出鍵（Recall）后，顯示窗上顯示‘Recall’,這時儀器處于等待狀態(tài)。重復按調(diào)出鍵顯示窗上顯示‘Recall N’（N = 1—9）。這時若按進入鍵（Enter），儀器將保存在存儲點N中的測量和設(shè)置數(shù)據(jù)調(diào)出作為當前的測量和設(shè)置狀態(tài)。當顯示窗上顯示‘Recall’儀器處于等待狀態(tài)時，也可以按進入鍵（Enter）使其退出調(diào)出操作而回到測量狀態(tài)。
g．進入鍵（Enter）
進入鍵（Enter）是一個混合功能的按鍵。在設(shè)置時，其起到設(shè)置確認的作用；在調(diào)零或校正時，其起到操作確認的作用；在存入或調(diào)出時，其起到結(jié)束操作的作用；在功率測量時，其執(zhí)行Watt和dBm顯示方式的切換；在RES方式時，其起到刷新參考值的作用。
h．系統(tǒng)/本地鍵（System）
在采用遠控方式（RS232或GPIB）時，系統(tǒng)/本地鍵起作用。系統(tǒng)/本地鍵在非遠控時作遠控接口參數(shù)（如GPIB地址或RS232的波特率）設(shè)置鍵用。在遠控方式時可以通過此鍵來返回本地。
i．基準鍵（Osc）
按基準鍵可以在開啟1mW基準源和關(guān)閉1mW基準源之間切換。
7. 檢修與維修
7．1 故障類型及排除方法
| 序號 | 故障現(xiàn)象 | 故障可能部位 | 排除方法 |
| 1 | 不能開機（電源指示燈不亮） | 保險絲斷 | 調(diào)換保險絲 |
| 電源部分故障 | 檢查電源的輸入部分 更換損壞元件 |
| 2 | 不能開機（電源指示燈綠燈不亮） | 前面板電源按鍵損壞 | 更換電源按鍵 |
| 與前面板的連接線接觸** | 插好連結(jié)線或更換連結(jié)線 |
| 3 | 顯示器不正常 （顯示不亮） | LED屏故障 | LED屏 |
| 與前面板的連接線接觸** | 插好連結(jié)線或更換連結(jié)線 |
| 4 | 顯示E Err | 調(diào)零操作出錯 | 調(diào)零操作時應(yīng)該使用探頭脫離功率源 |
| 5 | 顯示C Err | 校正操作出錯 | 校正操作時沒有將探頭接入儀器自帶的1mW基準源上，或儀器上設(shè)定的探頭類型與正在使用的探頭類型不一致 |
| 6 | 顯示Over | 測量數(shù)據(jù)溢出 | 降低功率源功率至合適的量 |
| 7 | 工作不正常 | 傳感器故障 | 更換傳感器 |
| 按鍵板故障 | 更換按鍵板 |
| 電源部分故障 | 檢查電源的輸出部分 更換損壞元件 |
| 主控板故障 | 檢查主控板更換損壞元件 更換主控板 |
| 8 | 基準功率無輸出或功率超差 | 50MHz基準功率源停振 | 更換損壞元件 |
| 基準功率超差 | 重新調(diào)節(jié)基準功率，在常溫時應(yīng)調(diào)至1mW±0.5% |
7．2 儀器的維護
a. 本儀器定期檢查，發(fā)現(xiàn)有故障及時修理；
b. 本儀器不用時應(yīng)加罩蓋，存放在干燥的室內(nèi)，各附件應(yīng)妥善放置；
c. 儀器操作時，按各控制鍵不應(yīng)過度用力，以免損壞。
附錄A：GX2C1B功率計的RS-232通訊方式（選購）
GX2C1B功率計通過其后面板上的RS-232串行接口（見圖）可以為用戶提供遠地控制方式。用戶通過計算機或其他控制器經(jīng)RS-232串行接口來使用GX2C1B功率計。下面就本儀器關(guān)于RS-232串行接口的連接方式、數(shù)據(jù)輸入/輸出格式等使用方法作一個詳細的說明。
儀器的遠控方式采用RS-232串行接口作為DTE器件。RS-232采用8位數(shù)據(jù)、1個起始位、1個終止位、無校驗位的格式，并可以通過儀器的前面板設(shè)置其波特率為300、600、1200、2400、4800、9600和19200中的一種，儀器的缺省設(shè)置的波特率為9600。其輸出接口采用D型9針插座,連結(jié)方式是簡化連結(jié)式。插座的pin2為Rx；pin3為Tx；pin5為GND。
儀器的初始狀態(tài)
當儀器上電后，本儀器首先在顯示窗顯示‘GX2C1B’字樣，然后顯示儀器當前的串口波特率‘ XXXXX’，其后儀器進入了工作狀態(tài)。儀器此時進入的狀態(tài)稱為初始狀態(tài)。這時儀器處于本地狀態(tài)，其工作方式為上次關(guān)機前的方式。如果本次上電前儀器的配置發(fā)生過變化（例如傳感器不存在等）則儀器會根據(jù)當時的情況給出適當?shù)墓ぷ鞣绞健?/span>
波特率的設(shè)置
當儀器處于本地狀態(tài)時，為了和RS-232串行接口控制器（如計算機等）的波特率對應(yīng)可以對本儀器當前的波特率進行設(shè)置。按系統(tǒng)鍵后儀器進入了波特率設(shè)置界面。這時LED顯示當前波特率。這時可以按Save/▲或Recall/▼鍵來選擇所需的波特率，選定后按Enter鍵來確定。波特率共有300、600、1200、2400、4800、9600和19200七種。
遠控方式和本地方式
當有遠地控制器（如計算機）對儀器發(fā)送有效命令后，儀器即進入遠控方式并處于本地封鎖狀態(tài)，REM指示燈點亮以表示現(xiàn)處于遠控狀態(tài)。在本地封鎖狀態(tài)下（也即遠控方式時），儀器的前面板鍵盤除了POWER電源和系統(tǒng)鍵以外全部被封鎖。這樣可以避免在遠控操作時人為的無意干擾。當需要人工干預時，可以按系統(tǒng)鍵來返回本地，并脫離遠控方式，這時REM指示燈熄滅。
數(shù)據(jù)輸入格式
儀器在接口上是通過數(shù)據(jù)信息的交流來進行通訊的。儀器接受遠地控制器來的數(shù)據(jù)（命令）而進行操作的（這就像人工通過儀器的前面板鍵盤來操作一樣）。數(shù)據(jù)的輸入格式是一串由ASCII碼組成的字符串。每個命令相當于在本地方式時前面板上的鍵盤的操作。在一個字符串中可以組合幾個命令，但是整個字符串的長度應(yīng)小于30個字節(jié)（不包括CR和LF）。下面給出一個數(shù)據(jù)串的例子。
PAFQ01EN〈CR〉〈LF〉
設(shè)置WATT方式 換行
設(shè)置頻率為1GHz 回車
下表給出儀器所用的控制碼。
表1
| 控制碼 | 含 義 |
| PA | WATT方式測量 |
| PD | dBm方式測量 |
| PS | dB方式測量 |
| ZE | 調(diào)零操作 |
| CA | 1mW校正操作 |
| *FQ | 頻率設(shè)置 例:FQXXEN XX—00～12 單位為GHz 00表示50MHz |
| *AT | 衰減量設(shè)置 例:OSYYEN YY—00～30，1dB步級 |
| EN | 進入或操作確認 |
| OC0 | 開啟振蕩源（50MHz） |
| OC1 | 關(guān)閉振蕩源（50MHz） |
注：有星號（*）的控制碼不可以單獨使用，它需要有數(shù)字量跟隨，并以EN結(jié)束，以組成一組完整的控制碼。
數(shù)據(jù)輸出格式
當儀器處于遠控方式時每當從遠地控制器輸入一次數(shù)據(jù)（即發(fā)出一次命令），儀器將隨后輸出一次數(shù)據(jù)以作為通訊的回應(yīng)或告知當前的測量數(shù)據(jù)。一般的數(shù)據(jù)輸出格式如下
AA ±D.DDD E ± NN CR LF
換行
狀態(tài)輸出碼 回車
帶符號的尾數(shù) 指數(shù)值
指數(shù)符號
指數(shù)格式符
如果遠控命令為調(diào)零、校正及設(shè)置及命令串有無理組合等不要求測量數(shù)據(jù)的命令時數(shù)據(jù)輸出格式如下
AA CR LF
換行
狀態(tài)輸出碼 回車
狀態(tài)輸出碼指示當前儀器的工作狀態(tài)或當前儀器的配置狀態(tài)（如傳感器不存在等）。用戶可以通過對狀態(tài)輸出碼的判別來對跟隨的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理。下表給出狀態(tài)碼:
表2
| 狀態(tài)輸出碼 | 含 義 | 單 位 |
| 00 | WATT方式測量 | W |
| 01 | dBm方式測量 | dBm |
| 02 | dB方式測量 | dB |
| | | |
| 10 | 調(diào)零操作 | |
| 11 | 校正操作 | |
| 20 | 傳感器不存在 | |
| 22 | 儀器正在內(nèi)部調(diào)整中 | |
| 23 | 儀器的其他故障（如顯示溢出等） | |
通訊流程舉例
這里給出一些通訊的例子。
①功率測量
儀器的初始工作方式為WATT方式示。
表3
| 操作 | 遠地控制器 發(fā)送的命令 | 儀器 回應(yīng)的數(shù)據(jù) | 回應(yīng)數(shù)據(jù)的 含義 |
| 通電 | | | |
| 設(shè)頻率為1GHz、并調(diào)零 | FQ01ENZE CR LF | 00 CR LF | 表示認可 |
| WATT方式測量 | PA CR LF | 00+0.000E-03 CR LF | 功率0.000mW |
| 加功率至1mW | | | |
| WATT方式測量 | PA CR LF | 00+1.000E-03 CR LF | 功率1.000mW |
| dBm方式測量 | PD CR LF | 01+0.000E+00 CR LF | 功率0.00dBm |
| | | | |
| | | | |
②參數(shù)設(shè)置
將儀器的頻率設(shè)置為2GHz，衰減量設(shè)置為30.0dB，儀器當前的工作方式為WATT方式。
表4
| 操 作 | 遠地控制器 發(fā)送的命令 | 儀器 回應(yīng)的數(shù)據(jù) | 回應(yīng)數(shù)據(jù)的 含義 |
| 通電 | | | |
| 設(shè)置頻率為2GHz | FQ02EN CR LF | 00 CR LF | 表示任可 |
| 設(shè)置補償量為30dB | AT30EN CR LF | 00 CR LF | 表示任可 |
| | | | |
附錄B 其他
1 本產(chǎn)品必備附件
a. 電源線 1根；
b. 保險絲 2個；
c. 技術(shù)說明書 1本；
d. 產(chǎn)品合格證 1張。
2 使用、存入、運輸必需注意事項
a．為了保證儀器的長時使用壽命，應(yīng)選擇清潔、干燥和通風的室內(nèi)使用和存放；
b．運輸時必須按規(guī)定的包裝進行。
| 裝箱單 第1張，共1張 |
| 附 件 | 單 位 | 數(shù) 量 |
| 電源線 | 根 | 1 |
| 保險絲 | 個 | 2 |
| 技術(shù)說明書 | 本 | 1 |
| 產(chǎn)品合格證 | 張 | 1 |
