В отличие от низкочастотных приборов, измерители высокочастотных параметров более сложны в изготовлении, а высокая стоимость, массо-габаритные показатели и другие особенности универсальных приборов определяют область применения более дешевых специализированных средств измерения - это метрология и КОНТРОЛЬ параметров при массовом производстве и эксплуатации.
Появление на рынке вольтметров СВЧ компании Boonton обращает на себя внимание специалистов и инженеров-разработчиков, осваивающих перспективные СВЧ диапазоны. Вольтметры представлены двумя сериями: 92ЕА и 9230 (см. фото).
Рис. 1 Внешний вид приборов
Серии отличаются только индикаторными блоками, так как ВЧ пробники для них одинаковы. Вольтметр 92ЕА имеет аналоговую индикацию, а 9230 - цифровую. Усилители и измерители постоянного напряжения на выходе ВЧ пробника в индикаторных блоках тоже выполнены одинаково и имеют погрешность линейности 0,1 %. Преимуществом цифрового индикаторного блока является возможность дистанционного управления по интерфейсу КОП, высокая разрешающая способность (41/г разряда). Приборы имеют автоматическую установку нуля, а также автоматическое считывание калибровочных данных по линейности из ПЗУ, размещенного в ВЧ пробнике. Это позволяет обеспечить одинаковую погрешность измерения напряжения как в начале, так и в середине и конце шкалы на любом пределе измерения. Технические характеристики моделей приведены в таблице.
Таблица 1
| ХАРАКТЕРИСТИКИ | ПАРАМЕТРЫ | ЗНАЧЕНИЯ |
|---|---|---|
| ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ | Диапазон напряжений | 200 мкВ...З В (300 В с делителем 1:100) |
| Пределы измерения | 1 мВ — ЗВ с шагом 1—3 | |
| Диапазон частот (со штатным пробником) | Нормальная область: 10 кГц...1 МГц | |
| Рабочая область: 10 МГц... 1000 МГц (до 700 МГц с делителем) | ||
| Погрешность измерения | ±1 % в нормальной области частот ±(2...4) % в рабочей области частот | |
| Входной импеданс | 100кОм/1,5пФ | |
| ПРОБНИК | Подключение к объекту измерения | Щуп, BNC-разъем со встроенной нагрузкой 50 Ом, проходной тройник с сечением N |
| Калибровочный коэффициент | Для 9230 может заноситься в память прибора | |
| ОБЩИЕ ДАННЫЕ | Комплект поставки | 92ЕА: пробник, иголка, 50 Ом проходная нагрузка BNC 9231 и 9232: пробник и аксессуары по заказу |
| Напряжение питания | 220 В ±10%, 50 Гц | |
| Габаритные размеры | 149x211x349 ммдля92ЕА 210x89x343 мм для 9230 | |
| Масса | 3,2 кг |
ВЧ пробник выполнен по диодной схеме, т. е. преобразование ВЧ напряжения в постоянное производится посредством выпрямления в динамическом диапазоне 200 мкВ...З В. Измерительный щуп пробника имеет коаксиальную цилиндрическую конструкцию с внешней резьбой по экрану и с центральным планар-ным точечным контактом (входная емкость - не более 1,5 пФ), что обеспечивает подключение к пробнику различных насадок: проходной нагрузки 50 Ом с разъемом BNC, ненагруженного перехода BNC, делителя 1:100 до 300 В (полоса 700 МГц), измерительного тройника в тракте N или щупа для измерений в некоаксиальных трактах (до 100 МГц, ограничено паразитной емкостью заземляющего кабеля). При необходимости измерения можно проводить непосредственно на точечном контакте, что позволяет уменьшить длину заземляющего кабеля. Хотя выпрямленное напряжение пропорционально амплитуде измеряемого напряжения, вольтметр откалиброван по среднеквадратическому значению для синусоидального сигнала (режим RMS) в стандартном коаксиальном тракте с волновым сопротивлением 50 Ом. При измерениях напряжения несинусоидальной формы или в нестандартизованных трактах появляется дополнительная погрешность, однако при напряжении менее 30 мВ вольт-амперная характеристика диода обеспечивает режим измерения TrueRMS, не чувствительный к коэффициенту амплитуды сигнала.
В заключение необходимо отметить, что частотная характеристика диода подобрана так, чтобы получить погрешность измерения 1...2 % в диапазоне частот 0,01...100 МГц и 3...4 % в диапазоне до 1 ГГц. Такие значения погрешности сопоставимы с погрешностями образцовых диодных компенсационных вольтметров, при этом вольтметры компании Boonton значительно проще в эксплуатации.
Помимо вольтметров, компания Boonton предлагает измерители мощности СВЧ серии 4230. Измерители мощности используют цифровой индикаторный блок, аналогичный применяемым в вольтметрах, и два типа коаксиальных измерительных преобразователей в диапазоне частот до 40 ГГц: термоэлектрические и диодные. Термоэлектрические преобразователи обеспечивают высокую долговременную стабильность, линейность и измерение мощности TrueRMS, но имеют малый динамический диапазон - около 40 дБ. Диодные преобразователи с балансной схемой включения двух диодов обеспечивают высокую чувствительность (до 100 пВт) и динамический диапазон 90 дБ. Эти преобразователи измеряют мощность TrueRMS с хорошей линейностью при уровнях ниже -20 дБмВт. При измерениях уровней свыше -20 дБмВт действует программная коррекция нелинейности, которая вместе с коррекцией частотно-зависимых калибровочных коэффициентов преобразователя загружается автоматически в индикаторный блок. Погрешность определения калибровочных коэффициентов составляет 1 ...6 % в зависимости от частоты при КСВН преобразователей в интервале 1,15...1,65.
Таким образом, измерители напряжения и мощности СВЧ компании Boonton представляют собой современное решение для точных измерений параметров интенсивности высокочастотных электромагнитных сигналов.