GX2C1B微波功率计
1．概述
GX2C1B功率计是微波功率测量仪器。它是由GX2C1B功率指示器和YS11801功率传感器所组成。并可由用户选购RS232接口或GPIB接口。可供工厂和实验室使用。
2．技术参数
2．1 频率范围：20MHz～12.4GHz
2．2 功率测量范围：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 测量精度: 工作误差±8%
2．4 电压驻波比： S≤1.4
2．5 可承受平均功率为：1分钟的超额功率试验。
2．6 功率基准：50MHz
1.00mW±1.5%
2．7 噪声漂移: 在任一分钟间隔内±(0.1uW+1字)
2．8 记录器输出： 0～1V电压，输出阻抗1KΩ。
2．9 显示方式： W方式，dBm方式及dB方式。
2．10 电源：交流市电～220V，50Hz，20W
2．11 主机外型尺寸：99mm（高）×220mm（宽）×350mm（深）
2．12 重量： 约4Kg（基本型）。
3．调节控制机构的作用
前后面板调节控制机构
3．1 LED显示窗
显示功率测量读数。
3．2 电源开关
当功率计接上电源后，若指示灯为红色，表示仪器处于备用状态。通过电源开关的切换，使指示灯为绿色，则仪器处于工作状态。
3．3 键盘
键盘包括方式、调零、校正、设置、存入、调出、系统和Enter键共 8个，具体操作方法详见面板操作条款。
3．4 表头
作为射频信号的线性指示，反映数字显示的趋势。
3．5 传感器输入口
传感器由此输入口输入信号。
3．6 参考功率输出口
该输出口由基准键（OSC）来开启（指示灯亮）和关闭。开启时输出50MHz
1.00mW的参考功率信号。
3．7 记录器输出口
输出0～1V电压，输出阻抗为1KΩ，BNC连接。
3．8 电源插座
3．9 熔断丝座
4．工作原理
4．1 整机方框图（见图2）
4．2 各单元电路原理
a．功率传感器
功率传感器是由斩波器和线性校正电路所组成。斩波器是用高灵敏、低噪声的MOS—FET开关管组成的串联斩波器。其作用是将经由功率探头变换输入的直流信号调制成等效交流信号，这样更方便后级放大电路的处理。线性校正电路是由存放传感器参数的电子表格，并通过CPU的处理来进行的。
b．前置放大器
前置放大器是由高增益晶体管和高阻抗、低势垒运算放大器一起组成的混合型放大器，该放大器的交流增益约为600倍，它是利用了晶体管的低噪声和运算放大器的高增益的特性而组成的。
图2. GX2C1B功率计整机方框图
c. 衰减网络和主放大器
衰减网络是由模拟开关和电阻所构成，并由中央处理器控制。它决定了量程的转换。主放大器是由可编程增益放大器组成。它可以在中央处理器的控制下调节至适当的增益。
d．放大网络和模数转换器
放大网络是由高阻抗、低势垒运算放大器分别组成X1、X10和X100的放大网络并产生三个不同量程的信号。三个信号同时进入多通道、高速模数转换器，由中央处理器根据不同的量程来读取相应的数据。
e．调零网络
调零网络是有数模转换器及相应的器件组成。当仪器在进行调零操作时，由中央处理器从模数转换器读取的数据进行相应的分析后通过数模转换器给出相反量的信号，以抵消回路中的零点误差而达到调零作用。
f．斩波驱动器
对供给斩波器的信号220Hz方波进行电流放大。
g．记录器输出电路和电表驱动电路
记录器输出电路和电表驱动电路是由数模转换器及相应的运算放大器等电路所组成。在中央处理器通过每一次测量后的结果来驱动这部分电路。
h. 中央处理器
中央处理器采用高性能8bit微处理器。它管理整个仪器的运转。
i. 面板电路
面板电路是由LED显示窗和用户键盘组成。它是手动操作时人—机对话的主要工具。
j. 50MHz基准源
提供50MHz,1mW的功率基准信号。当传感器接至50MHz基准源后，可通过“校正”操作对仪器进行1mW校正。
5．结构特征
GX2C1B功率计的指示器部分外形尺寸为220mm×99mm×350mm（b×h×d），仪器的显示部分为LED显示屏，前面板按键采用导电橡胶工艺，其控制方式均采用按键菜单式操作。连结，组成便于维护和生产的结构方式。通道板部分采用电屏蔽结构以减小杂散电磁场的干扰。仪器的后面板为电源的输入插口和一个记录器输出插座。
6．使用方法
6．1 注意事项
a．在使用本仪器前，应先阅读仪器的说明书，并熟悉操作方法；
b．电源电压不应超过220V±22V，否则仪器性能不予保证；
c．本仪器一般在开机数分钟后就能正常工作，如要精密测试，预热时间为30分钟。
d．在测量前先在探头不接入功率前进行调零操作，然后将探头接在仪器自带的1mW/50MHz基准源上进行校正操作。
e．在进行**测量时应根据当时被测源的频率来设置功率指示器。这时可以进行实际测量了。
6．2 面板操作使用部分
a．通电
插上电源线（AC220V）后，电源按键上方的红色指示灯点亮，说明已上电但处于备用状态。按电源按键后，绿色指示灯点亮，仪器已进入工作状态。
b．按键操作
前面板上总共有10个按键。电源键，方式键（Mode），设置键（Setup），调零/左移键（Zero），校正/右移键（Calbra），存入/加1键（Save），调出/减1键（Recall），进入键（Enter），系统/本地键（System）和基准键（Osc）。电源键已在**条叙述过，基准键（Osc）和一个指示灯一起来管理50MHz/1mW参考源。下面就其他8个按键的使用作进一步的描述。
c．方式键（Mode）
仪器共有两种显示方式。功率（Watt或dBm）测量，自为参考（RES）测量（即dB方式）。通过按方式键（Mode）可以两种方式间进行切换。
在功率测量时，可以由进入键（Enter）来切换Watt或dBm显示方式。
在RES参考测量时，显示以选择这个方式时的**个测量值为参考的对数形式10lg（Xn/X0）。在这个方式中可以由进入键（Enter）来刷新参考值。
d．设置键（Setup）
仪器通过设置键设置被测频率和外接衰减器的衰减量，以便在测量过程中正确地反映被测对象的情况。
重复按设置键，将在频率设置和衰减量设置状态间切换。
频率设置：当按设置键使显示为 “FR- XX”时，说明进入了频率设置状态。频率设置范围为0～12，0表示50MHz，其他则以GHz作为单位。通过按存入/加1键（Save）和调出/减1键（Recall）来进行修改。调节至所需的要求。
衰减量设置：当按设置键使显示为 “AO__XX”时，说明进入了衰减量设置状态。量程设置范围为0～99，9通过按存入/加1键（Save）和调出/减1键（Recall）来进行修改。调节至所需的要求。
当所需参数设置完毕后，可按进入键（Enter）以确定设置的数据并退出设置界面。
e．调零/左移键（Zero）和校正/右移键（Cal）
仪器在测量过程中为了确保数据的的**经常需要对仪器进行调零和校正操作。
按调零键（Zero）显示窗上显示‘Zero’,这时仪器处于等待状态。要再按进入键（Enter）才确认仪器的调零操作。调零操作需要持续数秒时间，调零操作完成后仪器回到测量状态。如果按调零键（Zero）使仪器处于等待状态时，再次按调零键（Zero）可使仪器直接回到测量状态。
按校正键（Cal）显示窗上显示‘Cal’,这时仪器处于等待状态。要再按进入键（Enter）才确认仪器的校正操作。校正操作需要持续数秒时间，校正操作完成后仪器回到测量状态。如果按校正键（Cal）使仪器处于等待状态时，再次按校正键（Cal）可使仪器直接回到测量状态。
按校正键（Cal）后，仪器将自动开启50MHz参考源，以避免仪器作无效操作。为了使校正操作更**，建议在进入校正操作前通过基准键（Osc）使参考源开启并预热15分钟以上。
f．存入/加1键（Save）和调出/减1键（Recall）
仪器保留了9个存储点（1—9）供用户使用，使用户对数个确定的测量方式和设置数据进行保存，以便在需要时方便地调出使用，而不必每次在测量前进行一系列设置操作。
按存入键（Save）后，显示窗上显示‘Save’,这时仪器处于等待状态。重复按存入键显示窗上显示‘Save N’（N = 1—9）。这时若按进入键（Enter），仪器将当前的测量和设置状态保存在存储点N中，将来要使用时通过Recall N将其调出。当显示窗上显示‘Save’仪器处于等待状态时，也可以按进入键（Enter）使其退出存储操作而回到测量状态。
按调出键（Recall）后，显示窗上显示‘Recall’,这时仪器处于等待状态。重复按调出键显示窗上显示‘Recall N’（N = 1—9）。这时若按进入键（Enter），仪器将保存在存储点N中的测量和设置数据调出作为当前的测量和设置状态。当显示窗上显示‘Recall’仪器处于等待状态时，也可以按进入键（Enter）使其退出调出操作而回到测量状态。
g．进入键（Enter）
进入键（Enter）是一个混合功能的按键。在设置时，其起到设置确认的作用；在调零或校正时，其起到操作确认的作用；在存入或调出时，其起到结束操作的作用；在功率测量时，其执行Watt和dBm显示方式的切换；在RES方式时，其起到刷新参考值的作用。
h．系统/本地键（System）
在采用远控方式（RS232或GPIB）时，系统/本地键起作用。系统/本地键在非远控时作远控接口参数（如GPIB地址或RS232的波特率）设置键用。在远控方式时可以通过此键来返回本地。
i．基准键（Osc）
按基准键可以在开启1mW基准源和关闭1mW基准源之间切换。
7. 检修与维修
7．1 故障类型及排除方法
| 序号 | 故障现象 | 故障可能部位 | 排除方法 |
| 1 | 不能开机（电源指示灯不亮） | 保险丝断 | 调换保险丝 |
| 电源部分故障 | 检查电源的输入部分 更换损坏元件 |
| 2 | 不能开机（电源指示灯绿灯不亮） | 前面板电源按键损坏 | 更换电源按键 |
| 与前面板的连接线接触** | 插好连结线或更换连结线 |
| 3 | 显示器不正常 （显示不亮） | LED屏故障 | LED屏 |
| 与前面板的连接线接触** | 插好连结线或更换连结线 |
| 4 | 显示E Err | 调零操作出错 | 调零操作时应该使用探头脱离功率源 |
| 5 | 显示C Err | 校正操作出错 | 校正操作时没有将探头接入仪器自带的1mW基准源上，或仪器上设定的探头类型与正在使用的探头类型不一致 |
| 6 | 显示Over | 测量数据溢出 | 降低功率源功率至合适的量 |
| 7 | 工作不正常 | 传感器故障 | 更换传感器 |
| 按键板故障 | 更换按键板 |
| 电源部分故障 | 检查电源的输出部分 更换损坏元件 |
| 主控板故障 | 检查主控板更换损坏元件 更换主控板 |
| 8 | 基准功率无输出或功率超差 | 50MHz基准功率源停振 | 更换损坏元件 |
| 基准功率超差 | 重新调节基准功率，在常温时应调至1mW±0.5% |
7．2 仪器的维护
a. 本仪器定期检查，发现有故障及时修理；
b. 本仪器不用时应加罩盖，存放在干燥的室内，各附件应妥善放置；
c. 仪器操作时，按各控制键不应过度用力，以免损坏。
附录A：GX2C1B功率计的RS-232通讯方式（选购）
GX2C1B功率计通过其后面板上的RS-232串行接口（见图）可以为用户提供远地控制方式。用户通过计算机或其他控制器经RS-232串行接口来使用GX2C1B功率计。下面就本仪器关于RS-232串行接口的连接方式、数据输入/输出格式等使用方法作一个详细的说明。
仪器的远控方式采用RS-232串行接口作为DTE器件。RS-232采用8位数据、1个起始位、1个终止位、无校验位的格式，并可以通过仪器的前面板设置其波特率为300、600、1200、2400、4800、9600和19200中的一种，仪器的缺省设置的波特率为9600。其输出接口采用D型9针插座,连结方式是简化连结式。插座的pin2为Rx；pin3为Tx；pin5为GND。
仪器的初始状态
当仪器上电后，本仪器首先在显示窗显示‘GX2C1B’字样，然后显示仪器当前的串口波特率‘ XXXXX’，其后仪器进入了工作状态。仪器此时进入的状态称为初始状态。这时仪器处于本地状态，其工作方式为上次关机前的方式。如果本次上电前仪器的配置发生过变化（例如传感器不存在等）则仪器会根据当时的情况给出适当的工作方式。
波特率的设置
当仪器处于本地状态时，为了和RS-232串行接口控制器（如计算机等）的波特率对应可以对本仪器当前的波特率进行设置。按系统键后仪器进入了波特率设置界面。这时LED显示当前波特率。这时可以按Save/▲或Recall/▼键来选择所需的波特率，选定后按Enter键来确定。波特率共有300、600、1200、2400、4800、9600和19200七种。
远控方式和本地方式
当有远地控制器（如计算机）对仪器发送有效命令后，仪器即进入远控方式并处于本地封锁状态，REM指示灯点亮以表示现处于远控状态。在本地封锁状态下（也即远控方式时），仪器的前面板键盘除了POWER电源和系统键以外全部被封锁。这样可以避免在远控操作时人为的无意干扰。当需要人工干预时，可以按系统键来返回本地，并脱离远控方式，这时REM指示灯熄灭。
数据输入格式
仪器在接口上是通过数据信息的交流来进行通讯的。仪器接受远地控制器来的数据（命令）而进行操作的（这就像人工通过仪器的前面板键盘来操作一样）。数据的输入格式是一串由ASCII码组成的字符串。每个命令相当于在本地方式时前面板上的键盘的操作。在一个字符串中可以组合几个命令，但是整个字符串的长度应小于30个字节（不包括CR和LF）。下面给出一个数据串的例子。
PAFQ01EN〈CR〉〈LF〉
设置WATT方式 换行
设置频率为1GHz 回车
下表给出仪器所用的控制码。
表1
| 控制码 | 含 义 |
| PA | WATT方式测量 |
| PD | dBm方式测量 |
| PS | dB方式测量 |
| ZE | 调零操作 |
| CA | 1mW校正操作 |
| *FQ | 频率设置 例:FQXXEN XX—00～12 单位为GHz 00表示50MHz |
| *AT | 衰减量设置 例:OSYYEN YY—00～30，1dB步级 |
| EN | 进入或操作确认 |
| OC0 | 开启振荡源（50MHz） |
| OC1 | 关闭振荡源（50MHz） |
注：有星号（*）的控制码不可以单独使用，它需要有数字量跟随，并以EN结束，以组成一组完整的控制码。
数据输出格式
当仪器处于远控方式时每当从远地控制器输入一次数据（即发出一次命令），仪器将随后输出一次数据以作为通讯的回应或告知当前的测量数据。一般的数据输出格式如下
AA ±D.DDD E ± NN CR LF
换行
状态输出码 回车
带符号的尾数 指数值
指数符号
指数格式符
如果远控命令为调零、校正及设置及命令串有无理组合等不要求测量数据的命令时数据输出格式如下
AA CR LF
换行
状态输出码 回车
状态输出码指示当前仪器的工作状态或当前仪器的配置状态（如传感器不存在等）。用户可以通过对状态输出码的判别来对跟随的数据进行相应的处理。下表给出状态码:
表2
| 状态输出码 | 含 义 | 单 位 |
| 00 | WATT方式测量 | W |
| 01 | dBm方式测量 | dBm |
| 02 | dB方式测量 | dB |
| | | |
| 10 | 调零操作 | |
| 11 | 校正操作 | |
| 20 | 传感器不存在 | |
| 22 | 仪器正在内部调整中 | |
| 23 | 仪器的其他故障（如显示溢出等） | |
通讯流程举例
这里给出一些通讯的例子。
①功率测量
仪器的初始工作方式为WATT方式示。
表3
| 操作 | 远地控制器 发送的命令 | 仪器 回应的数据 | 回应数据的 含义 |
| 通电 | | | |
| 设频率为1GHz、并调零 | FQ01ENZE CR LF | 00 CR LF | 表示认可 |
| WATT方式测量 | PA CR LF | 00+0.000E-03 CR LF | 功率0.000mW |
| 加功率至1mW | | | |
| WATT方式测量 | PA CR LF | 00+1.000E-03 CR LF | 功率1.000mW |
| dBm方式测量 | PD CR LF | 01+0.000E+00 CR LF | 功率0.00dBm |
| | | | |
| | | | |
②参数设置
将仪器的频率设置为2GHz，衰减量设置为30.0dB，仪器当前的工作方式为WATT方式。
表4
| 操 作 | 远地控制器 发送的命令 | 仪器 回应的数据 | 回应数据的 含义 |
| 通电 | | | |
| 设置频率为2GHz | FQ02EN CR LF | 00 CR LF | 表示任可 |
| 设置补偿量为30dB | AT30EN CR LF | 00 CR LF | 表示任可 |
| | | | |
附录B 其他
1 本产品必备附件
a. 电源线 1根；
b. 保险丝 2个；
c. 技术说明书 1本；
d. 产品合格证 1张。
2 使用、存入、运输必需注意事项
a．为了保证仪器的长时使用寿命，应选择清洁、干燥和通风的室内使用和存放；
b．运输时必须按规定的包装进行。
| 装箱单 第1张，共1张 |
| 附 件 | 单 位 | 数 量 |
| 电源线 | 根 | 1 |
| 保险丝 | 个 | 2 |
| 技术说明书 | 本 | 1 |
| 产品合格证 | 张 | 1 |
