勘误:第一幅框图的一本振频率标错了
最近碰巧低价淘到一台R3271A,开个贴记录一下打理过程。R3271是日本爱德万(advantest)在上世纪90年代推出的一款中高端频谱分析仪,频率范围100Hz-26.5GHz,全频带可连续调谐,实际上最高可以测量到31GHz。1dB压缩动态范围最高达130dB,噪声电平最低达-130dBm,模拟中频的分辨率带宽最低30Hz,数字中频的分辨率带宽最低10Hz,视频带宽最低1Hz。淘来的机子推测是1996年左右生产的,已经有26岁了。
参考维修手册画了个框图。
到手之后系统自检通过,开机迹线显示正常,接自校准信号后频率读数正常,幅度差7dB左右,自校准无法通过,报输入衰减器错误,执行单独的输入衰减器自校准,报未检测到校准信号错误。
直接用另一台频谱测量校准信号,校准信号没有问题,频率幅度都很准确。
顺便检查了一下第一本振,测了个相噪,一切正常。
怀疑是链路中某一级损坏导致幅度测量偏低,自校准失败,所以直接开拆。将仪器底部的四颗螺丝拧下后可以取下仪器外壳,该机的设计类似于惠普的85xx系列频谱,每块PCB都安装在一个铰链上,将仪器侧放之后拧下各PCB的固定螺丝可以像翻书一样翻开。最顶上的是中频部分。
下面一层是对数放大器和ADC部分,有很多官方飞线。高速ADC用的是8位的MB40578,低速ADC用的是16位的CS5014。
手册的照片上也是有很多飞线。
第三层是CPU板,因为有相当多的连接线就不完全打开来拍照了。
这是手册上的照片,CPU是16位的HD68HC000PGC,搭配128KB+8KB的RAM,512KB的EPROM和8KB的E2PROM
底层是频综和射频IO控制部分。
这两块板上面的空间包含了第二混频器,第三混频器,第二本振采样器,10MHz恒温晶振,输入衰减器等模块。
把面板拆下可以看到射频部分。YTF,第一混频器,YTO,本振放大器都塞在这个小格子里面。
这台机器的射频部分和手册上的不太一样,阉割掉了外接混频器的部分,同时将第一本振放大器和低频段混频器合为一个模块,将高频段的第一混频器单独做成一个模块。根据实际情况修改了框图。
仪器的面板,屏幕滤光片四周本来有用双面胶粘的防尘泡沫条,因为全部老化掉渣就去掉了。
编码器特写。
首先排除一下输入衰减器的问题,把衰减器拆下来接了个信号源和频谱。
这台机器用的微冲的衰减器,2.92mm的接口,衰减0-70dB
衰减器一切正常,果然不是衰减器的问题。因为高频段和低频段的幅度都低7dB到10dB不等,线性刻度下幅度也偏低,同时根据手册上的检查步骤排除了ADC的问题,所以问题被锁定在了高频段和低频段都要经过的第三混频器模块和中频模块两个大模块上。
用频谱测量第三混频器模块上的第二中频输出和第三中频输出,发现这两个信号之间的转换增益比手册上的标称值低7dB,和符合测量幅度低的故障现象,于是断开第二中频的输出,直接用信号源注入一个421.42MHz的第二中频信号到第三混频器模块,测量整个模块的转换增益发现比标称值低5dB。
测量了模块里面每级放大器的静态电流,全是正常的。
由于没有合适的有源探头,只能焊个SMA接频谱上一部分一部分检查。
检查发现输入的SP3T开关,第二中放和第三本振都是正常的,第三中放都是增益可调的放大器,不太好测量,但是电流都是正常的,怀疑混频器挂了。
搞到了拆机的第三混频器模块,直接换上。
换上之后顺利通过全部自校准,模拟中频模式自校准之后,幅度恢复正常。
数字中频的幅度还是低3dB左右。
发现在自校准数字中频RBW的时候由于幅值过低根本没有读取到正确的值,就通过了自校准,而且没有报错,真是奇葩。
接下来就去检查数字中频部分。
那个DAC用的是ADI的AD7542,用来做程控衰减器。有一个电位器可以调增益,直接调高看看行不行。
拆开中频部分的屏蔽罩。
里面运放大多都是这种厚膜电路,坏了的话只能自己做个运放小板。
拧了一下反馈电位器,自校准数字中频RBW的时候可以读到值了,校准后的值也恢复正常了。
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