本帖最后由 虎哥 于 2013-11-10 03:18 编辑

FSE系列频谱仪是罗德与施瓦茨公司（RS）上一代的高档频谱仪，国内拥有量很大。科创仪表局从前年开始陆续从国外买了若干台退役品，作为日常工具使用。

这个仪器使用方便，性能非常好，用来做爱好者的工具是不错的，但是最大的问题是超高的故障率。频谱仪在仪表局是耗材，几乎每天都是从早上开到晚上，使用几个月以后陆续出现各种故障，故障率100%。由于配件很贵（二手拆机配件，一张板子要5000元，YIG部分要9000元），只能自己修理，争取顶上一年才扔。这里略举两例。

1、开机以后无错误提示，但是频率是飘的，表明本振失锁。运行自检，报YIG模块故障。

拆开机器，设为0SPAN，测YIG射频环路的检测端，几乎无信号，说明内部有故障。

拆开YIG模块，量内部各处电压，均正常，用检查显微镜观察，金线全部正常光亮，初步判断那些裸片没烧，可能是级间耦合电容坏了。

用风枪吹啊，烙铁烧啊……这些该死的电容纹丝不动，最后撬掉了一个，用电桥量，是好的。然后想了若干办法，焊不回去。（氧化铍陶瓷导热太好，下面又是大面积金属，散热太快，所以难以焊接）

网上问了一下拆二手仪器的，想淘一个拆机模块回来换上，结果这个模块非常稀缺，许多卖仪器的争，一个模块要9000块。。

图：YIG内部



没辙，死马当活马医，整个模块丢回流炉里面，按无铅工艺的要求烤了一个循环。冷了以后装上，竟然好了。

至今没出过故障，也不知道到底哪个元件裂了。

顺便提一下，RS仪器普遍存在耦合电容损坏的问题。就是0603，0805的贴片电容。在温度剧烈变化以后，出现电容焊盘与原件体微裂缝（需解剖和显微检查才能发现），导致断路。按理说RS用的也是很好的电容，不应该出现这个问题。天津局的专家对此做了研究，认为是PCB焊盘设计不合理，以及节能设计不良且散热不良导致的。

图：YIG内部


电子工艺是非常重要而又不太被国人重视的话题。当一个产品零件多达上万个的时候，一个元件出问题都可能导致故障。而电路失效，差不多有一半是因为工艺缺陷所导致。

2、开机以后，频率不准，但基本稳定，略有左右漂移。屏幕左上角提示Lo Url ，大意是本振失锁。运行自检，一会儿提示IF FILTER故障，一会儿提示2nd Lo故障。

送信号去检查，谱线看起来形状正常（YIG故障的话，谱线形状是有寄生调相的），电平幅度正常，判断中频滤波板的故障可能是误报。

拆开机器，用频谱仪测本振板的三本振（720MHz）输出，频率不准。判断为三本振失锁。

FSE的二、三本振电路很复杂。首先由晶体产生120MHz基准（来源于频合器板），然后再本振板进行6倍频，得到720MHz信号。

这个720M信号没有直接用于三本振。三本振是一个VCO产生的，频率也为720MHz，然后与晶体产生的720MHz信号进行锁相。这样做可能是为了降低三本振的杂散。

然后三本振经过5倍频，经微带滤波器，得到二本振信号。

正好仪表局某型停产产品用的同样的插座，先割两个下来做一根检修电缆。取下本地震荡器板，接上检修电缆和射频电缆，悬挂在机器上。给仪器送外部信号，让他显示频谱。

图：做的检修电缆。


挂在机器上检查



用手靠近三本振振荡器，谱线发生左右漂移，而且偶尔还能突然锁定一下，确认三本振失锁。用万用表量三本振VCO的偏执电压，基本在正常范围内。并且720MHz的信号虽然失锁，但基本准确（只偏差了几M），说明VCO是好的，否则如果变容管坏了的话，频率就不是差这么一点点了，甚至不应该起振。偶尔能锁定，说明鉴相器和电荷泵、环路滤波器基本还是好的，只是可能性能下降。

图：本振板



失锁的原因可能有多种，比如鉴相器坏了，环路滤波器坏了，电荷泵坏了，以及这些东西（包括VCO）之间的信号不通。根据上面分析，最大可能是这些东西之间信号不通。

图：VCO


图：鉴相器（那个大电容是有RS特色的搭棚焊。。）




用901接探针测鉴相器的两路射频输入，晶体来的720MHz可测到约0dBm的信号，VCO来的信号，能测到-10dBm的信号。逐级检查，倍频器后面的那个放大器有增益，倍频器的滤波器前后信号大约差3dB，说明滤波器是好的。再查VCO这一端，VCO的功放输出达10dBm，经分路器分三路，其中一路经一个放大器进鉴相器。这个放大器前面信号比后面大。判断该放大器损坏。

图:换了一只ER3上去



这是一个标志为A3的MMIC放大器，量直流电压，输出端为2.8V，输入端为1.2V。电源是15V的，经两支并联的432欧电阻分压供电。心算电流大约50毫安（这个是故障状态的电流，偏大），看起来是一只普通的管子。正好实验室有许多ER3，换了一只上去，VCO马上就能锁定了。此时测输出端直流电压为3.6V。

图：换下来的坏A3



RS的小信号放大回路，普遍采用15V电源，经大电阻分压降压来供给“A3”这样的MMIC。这样做的确能提高电流的稳定性，但是会增加许多发热。从15V降压到3.6V，在电阻上产生0.6W的功耗。为了不烧掉电阻，RS采用了两个电阻并联的方案来分担功耗，但是电阻仍然烫得不敢手摸，一模就会痛很久。就在两毫米之外，就是A3，也烫得不敢摸，虽然摸了不会痛很久。。这种发热导致器件老化速度加快，对装联工艺的要求也大幅提高。事实上RS的频谱仪就是耗能大户，冬天可以当暖风机使。

图：修好了




对于高端仪器而言，线性度和电流稳定性是重要的指标，为了提高线性，通常方法就是增大电流。又要讲究稳定，所以发热大是难免的。


RS上一代产品的质量，有的时候不知道应该如何评价。

先看看这个地方吧，看出区别来没有？接插件不配套！和其它机器比较，射频电路板上的接插件不匹配。虽然不匹配，却刚好可以插进去，只是很松。

图：也许是板子换过吧，这也能错



再来看看奇葩的飞线。估计是设计的时候增益算错了，刚好放大器少设计了一级，然后出厂的时候，帖了一块板子上去给加了一级。连飞线都飞得这么专业，不愧为RS [s:10]
图：飞线



其实RS还有更牛逼的，在频综板里面，还有一个高水平的搭棚，搭棚的零件包括芯片、三极管、若干电阻电容。。。大概是因为设计的时候犯了逻辑错误……有兴趣自己找台机器拆了看。

最后一张拆开的全景。。