ROHDE & SCHWARZ ESH3 测试接收机拆解
西葫芦2022/11/19原创 拆机鉴赏 IP:山东
关键词
ROHDE & SCHWARZTEST RECEIVERESH3

000.jpg

I. 简介

001.jpg

R&S ESH3于1980年推出。这种接收机专用于电磁兼容(EMC)测量或场强测量,同时也具备多种解调功能,设计上也可以用作无线电监听。ESH3覆盖VLF…HF 9KHz…30MHz的频率范围,与常规短波接收机大致相似,但因为设计用途不同结构上也有一些区别,例如ESH3有分段预选器,可以抵抗强带外干扰。而混频级具有较高的IP3(+30dbm),抗带内阻塞能力也很强。常规接收机为了适应大幅度变化的信号通常使用PIN二极管做连续AGC控制,而测试接收机为了精确测定信号幅度,因此使用了10db一档的步进衰减器,同时具有线性良好的检波器。除此之外,其它部分大致与常规接收机相似。

   ESH3是R&S公司第一台使用微处理器控制的接收机,使用8085 CPU,接收机全部功能均可程控。据R&S的资料,该接收机的固件是用汇编和PL/M语言编写的。

   本次拆解的ESH3大约是1984年左右生产的。

 

   ESH3的一些技术特性如下:

   接收频率:9KHz – 30MHz

   测量幅度:

   结构:超外差三次变频,一中频75MHz,二中频9MHz,三中频30KHz。

   解调:A0(ZERO BEAT),A1(CW) / A3(AM) / A3J(SSB) / F3(FM)

   中频带宽:200Hz(机械),500Hz(晶体),2.4KHz(晶体),10KHz(RC)

   调谐步进:100Hz


以下是接收机启动和自校准过程,以及在中波广播频段,BPC长波授时等频率上的接收演示。


z1.mp4 点击下载


z2.mp4 点击下载


z3.mp4 点击下载

II. 拆解

请注意:拆解照片实际上是在大量维修/改造后拍摄的,因此已经与原始状态有所区别。

首先是前面板:

002.jpg

    前面板的左半边基本上都与接收机控制相关。另外还有一些隐藏的测量功能,比如AM调制度测量,FM频偏测量等,需要按下SPEC FUNC按钮输入对应的功能编号启用。

003.jpg

另外还有一些在普通接收机或者频谱分析仪上均不常见的设置,比如OPER RANGE按钮选择检波器的对数放大器范围,可以在20db,40db,60db之间切换,越窄的量程测量线性度越高,信号超出或低于量程的时候则通过切换射频衰减器补偿,因此射频衰减器具有0-140db的宽广的可调范围。此外还有一个LIN TEST按钮,在按下后接收机反复切入/旁路1db射频衰减用以检查检波器和混频器当前响应是否线性。这些设计使得接收机的测量精度和置信度高于同时期的频谱分析仪,使其具有精确的选频测量能力。同时,GEN OUT口在TWO PORT模式下与频谱分析仪的“跟踪发生器”功能相同,输出频率与调谐频率相等,可以测外部网络的频率响应。而在REMOTE FREQ模式下则是将第三中频再上变频到调谐频率上,因此接收机此时可以作为一个调谐滤波器使用,输出带宽与中频带宽相同。这两种模式输出幅度恒定为20mV EMF或50欧姆系统的-20.97dbm。

右侧主要与调谐和频率扫描的设置相关。

004.jpg

整体重量大约25公斤。

005.jpg

后面板。

006.jpg

接收机可以通过交流电或者直流电工作,使用24V DC时功耗大约65W。

007.jpg

另一侧是则是检波器输出,第一和第三中频输出,频率基准,模拟记录仪接口,以及GPIB。

008.jpg

下面是拆解。在ESH3设计的年代,R&S普遍使用的是DESIGN 80系列壳体,这种壳体可以由外壳和内壳组成,完全组装的时候只能用作桌面放置,宽度比标准的19英寸机架要宽。需要机架安装的时候则必须拆除外壳和两侧的提手,因此许多系统仪器的外壳都丢失了,十分糟糕的设计。

009.jpg

提手后部是卡住的,前部则是两颗螺丝固定在面板上,同时也是19英寸机架标准安装孔。

010.jpg

011.jpg

拆除外壳后的接收机,市面上有许多R&S仪器都是这样没有壳体出售的。

012.jpg

四周都有内壳屏蔽,但没有外壳的情况下铝型材机箱的机械强度有显著下降。

013.jpg

顶部印有机内各个模块的接线图。

014.jpg

拆除四周的屏蔽罩。这一侧是射频输入开关,射频衰减,衰减器控制板。

015.jpg

另一侧没有小的组件。

016.jpg

底部,所有射频线都在板卡底部引出,因此要拆除板卡,上下外壳都需要拆开,又是一个糟糕的设计。

017.jpg

内部组件的拆解先从四周开始,这里是射频输入开关,用于选择接收机测量外部信号或测量内部校准信号。旁边竖着的小电路板是射频开关和射频衰减驱动板,右上角可以看到一颗大电容,是用来降低衰减切换时电源总线上的脉冲电流的。

018.jpg

射频衰减驱动板。许多晶体管组成H桥开关用以控制衰减器内的继电器线圈。

019.jpg

020.jpg

后面是记录仪和GPIB接口板,射频衰减器也装在这里。

021.jpg

记录仪和GPIB接口板。

022.jpg

023.jpg

射频衰减器。

024.jpg

025.jpg

026.jpg

027.jpg

028.jpg

029.jpg

030.jpg

031.jpg

[修改于 2年0个月前 - 2022/11/20 09:55:24]

来自:仪器与装备 / 拆机鉴赏
11
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
西葫芦 作者
2年0个月前 修改于 2年0个月前 IP:山东
910659

随后是前面板和CPU板,这块区域在维修中做了大量改动,这是原本的样子。

032.jpg

首先是前面板的拆解,这是原来的样子,上面有三个固定的排线插头。

033.jpg

034.jpg

然后是做过一些改动的。主要改动就是把前面板的线束给换了。

035.jpg

036.jpg

037.jpg

前面板有独立的单片机处理字符显示。

038.jpg

039.jpg

040.jpg

为了方便维护,固定的排线换成了可插拔的连接器。

041.jpg

“有点恐怖”系列。一大堆钽电容。

042.jpg

这个晶体管,运放,和检流电阻构成了一个电子负载,该负载用于吸收前面板的点阵显示器在扫描时对5V电源形成的脉冲电流干扰,也就是平滑前面板的电流波动,这是相当少见的设计(我的意思是,绝大读数仪器应该会选择单独设计一路面板电源,而不是弄这些奇怪的东西…)。

043.jpg

前面板的铝框。

044.jpg

喇叭,音量电位器,有源天线控制接口。

045.jpg

铝框上铣了槽用于容纳电容的高度,令人舒适。

046.jpg

047.jpg

047.jpg

调谐编码器使用霍尔感应,停顿感也通过磁铁获得,旋钮的手感非常好。

048.jpg

049.jpg

两块对着磁条的U型软铁用于产生停顿感。

050.jpg

051.jpg

下面是原本的处理器板,由于电池严重漏液最终重做了一块(详见维修章节)。

052.jpg

053.jpg

054.jpg

055.jpg

056.jpg

下面是抄板复制的替代处理器板。

057.jpg

058.jpg

059.jpg

060.jpg

061.jpg

062.jpg

063.jpg

064.jpg

065.jpg

下面是电源模块的拆解。电源模块在后部可以整体拆下来。

066.jpg

067.jpg

068.jpg

069.jpg

这块板子包含了电源监视电路和一些模拟电压的二次线性稳压。

070.jpg

071.jpg

该机大部分屏蔽罩内部都有一张弹簧片构成的金属网,使得屏蔽罩压紧的时候减少缝隙。

072.jpg

这下面是DC/DC电源模块,该机交流电源通过变压器降压,然后经过DC/DC转换产生内部所需的多路电源,外接直流电源电也是由这个DC/DC产生内部电源的。

073.jpg

开关电源的散热片。透过外壳传热,这里适当涂一点硅脂更好。

074.jpg

变压器的整流桥。

075.jpg

拆除DC/DC组件,剩下的是变压器部分。

076.jpg

077.jpg

DC/DC组件侧面的这块板子包含了电源输入/输出滤波以及电源切换,过压保护之类的功能。

078.jpg

079.jpg

080.jpg

081.jpg

DC/DC模块内部。

082.jpg

083.jpg

084.jpg

085.jpg

086.jpg

087.jpg

088.jpg

089.jpg

090.jpg

091.jpg

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
西葫芦作者
2年0个月前 修改于 2年0个月前 IP:山东
910661

接收机四周的组件都已经拆过了,下面是中间插槽板卡区域的各个模块/板卡。图片按照面向接收机前面板,从左到右的顺序拆解。

第一块板子称为“Analog board”,主要对检波后的电压进行处理,例如峰值保持,前面板模拟指示条的控制,音频放大等。

092.jpg

093.jpg

黑色模块里面是一个简单的采样保持电路,或者也可以说是模拟电压的“存储器”(在手册里称为“Analog memory”。内部包含一个继电器,一个保持电容,一个缓冲用的MOSFET晶体管,该模块应该可以长时间的存储某个电压(但是这种设计非常奇怪)。

094.jpg

下一个是“Indication and AF demodulation”模块。第三中频的检波器/解调器都在这里,另外BFO振荡器也在这里。

095.jpg

096.jpg

097.jpg

098.jpg

099.jpg

BFO部分。

100.jpg

101.jpg

下面是第三混频器模块,同时也包含了8.97MHz第三本振,10KHz,200Hz中频滤波。

102.jpg

103.jpg

第三本振区域,晶体与机内的主频率基准同步。

104.jpg

200Hz中频带宽是由机械滤波器提供的,该滤波器设置在30KHz第三中频上。附近有RC滤波器提供10KHz中频带宽(因此,10KHz中频的选择性相当一般)。

105.jpg

下个模块是校准发生器。用于产生幅度精确的CW校准信号,或校准CISPR检波器所用的脉冲信号,以及用于REMOTE FREQ模式的第三中频上变频部分。

106.jpg

107.jpg

108.jpg

109.jpg

110.jpg

111.jpg

下面是第一/第二混频器以及相关的中频滤波器部分。

112.jpg

113.jpg

114.jpg

第一中频的晶体滤波器。

115.jpg

第一混频器部分,旁边的晶体管是第一本振的功放,为了获得高动态范围,这里用了+23dbm本振幅度的混频器。

116.jpg

在第二中频上的晶体滤波器,提供2.4KHz和500Hz中频带宽。

117.jpg

下面是两个级联的输入滤波器单元,或者也称为预选器(Preselector),这是一组设置在接收机混频器之前的带通滤波器,将输入频率分为多个波段,用于提高抗带外干扰干扰能力。在ESH3上,低于10MHz通过LC滤波器分为14个波段,高于10MHz则通过两个跟踪调谐滤波器覆盖10-20M和20-30M的频率范范围。

下面是FILTER 2单元,主要是高波段部分,有一些LC滤波器和两个跟踪滤波器。

118.jpg

119.jpg

120.jpg

跟踪滤波器部分。

121.jpg

122.jpg

面是FILTER 1单元,全部是LC滤波器。

123.jpg

124.jpg

125.jpg

这里好像出了一点问题,可能是PCB曝光的掩模掉上头皮屑了:(

126.jpg

下面是滤波器控制板,控制滤波器的波段切换。

127.jpg

这里有许多数字电路的的古代技术遗迹,比如说二极管逻辑…

128.jpg

129.jpg

下面是频率合成器部分,由两个模块构成,用于产生本振和其它单元所需的频率基准(三本振,BFO部分等)。SYNTHESIZER 1单元主要是一本振的高频环路,产生75.01M … 104.9999M一本振输出。

130.jpg

131.jpg

133.jpg

132.jpg

134.jpg

SYNTHESIZER 2单元包括了二本振输出和频率基准部分。

135.jpg

136.jpg

137.jpg

138.jpg

频率基准部分。

139.jpg

除CPU晶振之外,ESH3的射频通路上的所有振荡器频率均溯源到这颗奇特的TELEFUNKEN 60MHz晶体上,这居然还是一颗内置加热器的恒温晶体,我从未见过这种东西… 当使用外部5/10MHz基准输入的时候,也是将这颗恒温晶体同步到外部基准频率上。

140.jpg


-完-

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
虎哥
2年0个月前 IP:四川
910680

这机器可圈点的是他的预选器,过于暴力。后一代RS短波机器预选器全面缩水,也不知是偷懒了,还是因为混频器件进步了而觉得没必要了。但我觉得是换了个团队,理念不一样,加全面偷懒。

我记得类似款机器的前放比较有特色,是用干簧管套在铜管里面做成的同轴线,充当的切换开关。

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
西葫芦作者
2年0个月前 IP:山东
910690
引用虎哥发表于3楼的内容
这机器可圈点的是他的预选器,过于暴力。后一代RS短波机器预选器全面缩水,也不知是偷懒了,还是因为混频...

虽然还没有具体的历史考证,不过我认为这个接收机和专门的短波机EK070应该都是80年代初上市的。ESH3是ESH2的继任,其射频部分设计基本相同,ESH2早在78年就上市了(没有处理器,全逻辑电路控制)。RS的测试接收机实际上是从场强仪发展而来的,到这了一代也还比较照顾无线电监测,做的也像个通用接收机,再往后一代在系列上就完全分开了,EMC专用的就不带SSB解调器了。另外手册里可以看到早期ESH3的设计是分立件做的1混,我这台里面则是mini的商品混频器,这部分的设计显然有过改动。

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
西葫芦作者
2年0个月前 IP:山东
910691
引用虎哥发表于3楼的内容
这机器可圈点的是他的预选器,过于暴力。后一代RS短波机器预选器全面缩水,也不知是偷懒了,还是因为混频...

下面这个是ESVP的前放模块,里面用了一个不知道是MMIC还是Hybrid的放大器,这个放大器也同时用于EB100时代的手持测向天线里(应该是HE100)。

001.jpg

002.jpg


引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
铅球脑袋
2年0个月前 修改于 2年0个月前 IP:辽宁
910747

80年代初是第一代LED,效率比白炽灯还低十几倍,耗电量贼大,电流波动影响大。

面板的数字电路用假负载进行并联稳压,能大幅吸收耗电电流的波动干扰,不传递给总电源。 

另外面板还加了很多钽滤波电容,吸收脉冲的高频谐波。

80年代开关电源性能不足,加上这种稳定的恒流负载,也是有利于开关电源最小调整率设计。


引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道
2年0个月前 IP:香港
910751

DCDC模块里边的红色圆柱体是什么?挺好看的。是电解电容吗?这样子的少见。

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
铅球脑袋
2年0个月前 修改于 2年0个月前 IP:辽宁
910752
引用量子隧道发表于7楼的内容
DCDC模块里边的红色圆柱体是什么?挺好看的。是电解电容吗?这样子的少见。

是全封闭电解电容,猪血胶木壳。

IMG_20221122_125353.jpg



虽然这电容是老古董,已近生命暮年。但真是贼贵。

都卖掉大概能赚回半台机钱。

Screenshot_2022-11-22-13-17-59-443_com.taobao.idlefish.jpg


转帖

猪血色的EK电容是德国著名电解电容生产商ROE(Roederstein)有史以来生产的最好听的电解电容, 胶木外壳,环氧树脂封底,有效降低震动,几乎无任何泄露。


极品电容中的万金油,声音严谨冷静、高低频均衡、高频清晰纤细、低频扎实有力、速度瞬态皆好、音场开阔、声音十分大气、这种胶木壳电容在以上基础上又添加了一丝柔润的味道,温暖感和中频密度都很赞,人声很有味道,是不可多的的极品音频电解电容。

Krell的前级和数字机中全部都使用了该种电容,这4只均从Krell电源滤波部分拆出。每只容量已测出并写在底部,包原装,包容量,45元一只。

引用
评论(1)
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
大仙
2年0个月前 IP:江苏
910755
引用量子隧道发表于7楼的内容
DCDC模块里边的红色圆柱体是什么?挺好看的。是电解电容吗?这样子的少见。

德国ROE电容

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
qiuzheru1
2年0个月前 IP:瑞士
910778
引用铅球脑袋发表于8楼的内容
是全封闭电解电容,猪血胶木壳。虽然这电容是老古董了,但真是贼贵。都卖掉大概能赚回半台机钱。转帖猪血色...

可惜了,国内居然还有傻子炒这种东西。。前两天recap一个捡来的高压电源的时候扔掉了好几个。


引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
bbqws60
2年0个月前 IP:广东
911222

从维修贴过来的,非常漂亮的拆解

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

所属专业
上级专业
同级专业
西葫芦
学者 机友 笔友
文章
8
回复
69
学术分
1
2012/10/06注册,2天12时前活动
暂无简介
主体类型:个人
所属领域:无
认证方式:手机号
IP归属地:未同步
文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
支持的图片格式:jpg, jpeg, png
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}