爱德万频谱仪谱线有毛刺的检修一例 [复制链接]

最近得到一台爱德万R3361D频谱分析仪，带跟踪源，频率最高到3.6G，最小RBW为30HZ，性能不错。之前几天使用一直没发现问题，今天想测试一个信号相位噪声，用25K跨度测试时发现频谱仪出了点奇怪的问题。用了一个下午把问题解决，没有更换任何零件。由于这个问题比较特别，查找分析花费了不少时间，在这里和大家分享下我解决问题的思路和方法。
今天使用时发现当扫描跨度（SPAN）设定1MHZ以下时，看到信号是不停抖动，很多毛刺。开始以为是信号源问题，拿了恒温晶振测试也是一样效果，频谱仪调整到0HZ扫频也是这样，意识到机器可能出问题。比如正常25K SPAN应该是下图频谱。

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但不正常时候这样。

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分析了一下，机器里面有好多组互相牵制的PLL和VCO，任何一个处于锁定边缘都可能导致这种问题。当然也可能是基准信号串入干扰。接着我从最简单方面分析。由于机器有REF基准频率（10MHZ）输入口，旁边还有个REF INT/EXT（内部和外部基准选择），我尝试把开关打到EXT位置，结果测试频谱立即恢复正常，但测得中心频率和先前有所不同，幅度一样。打回INT故障重现。我就纳闷了，为什么切断REF频谱仪还能工作而且测得频率基本上准确，难道基准晶振是个摆设？脑海里第一反应是REF单元发生自激了？这些都不清楚。只好打开维修手册查看一下。

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维修手册显示，REF部分的REF选择开关是负责切断基准恒温晶振供电来选择内部/外部基准信号的。上面是基准部分的电路图。我尝试把开关打到REF INT，测得REF外接口端信号为10MHZ准确稳定，打到EXT部分，端口信号变为19.9987MHZ，不稳定，且幅度降低很多。为什么会输出19.9987MHZ呢？我又研究了一下REF这块板子的结构框图，发现了些有趣的东西。大家看下面。

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这是3,4本振和REF部分原理框图。10MHZ基准信号被送到一个相位比较器，驱动一个200MHZ VCO，200M信号被10分频得到20MHZ，再进行2分频得到10MHZ参与刚才相位比较器比较，另外这个20M信号还送到很多地方。注意图中的TP3。这个是200VCO的控制电压，图纸要求-3V±1V。

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我们再看下200MHZ VCO这部分的实际电路（上图）。这个电路是一个带调谐变容管的晶振电路。晶振标示频率是20.00MHZ，应该是利用谐波调谐并锁定，属于窄带调谐VCO。由于图纸对上面提到TP3有电压要求，我就只好把机器拆开实测一下。费了九牛二虎之力拆开机器，确认了REF单元的位置，把屏蔽铝板螺丝卸掉，找到了TP3位置，也看到了200M VCO。下面是REF部分照片。

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开机10分钟，等机器暖机OK，实测TP3电压。电压居然高达13.1V。和图纸偏差太大。如果把REF开关打到EXT位置，电压下降到-13.8V。由于这个VCO调谐驱动器的工作电压是±15V，现在调谐电压已经接近正电源，可能是这个原因使得VCO处于锁定边缘导致VCO发生频率轻微抖动（因为是窄带VCO，抖动的不会太厉害），提供给后面的200MHZ基准信号也发生抖动，这样测得的信号看起来也在抖动。基本确定了原因，我们就分析一下为什么导致调谐电压如此高。看起来板子上的L10被调整过很多次（不知是出厂调整还是后期校正调的），我分析可能是器件参数发生漂移导致VCO自由振荡频率稍有偏离，使锁定电压升高。尝试一边监视TP3电压，一边用无感起子波动L10线圈。稍微拉开点，电压立即升到14.5V同时频谱仪死机。可能这时200M VCO已经停振。只好把线圈压回一点。反复调整了半天，在保证VCO不停振情况下，电压最低也只能调到12.2V，下不去，再继续调整就停振。这是咋回事呢？再回去看看VCO原理图。图下面有句话说*号器件是需要被调整的（L13，也是空心电感）。我看了下板子上的L13，是处于压紧状态。也就是电感量最大位置。分析一下，这个电感和D2变容管构成一个串联谐振电路。如果把这个电感量减小，那么调谐电压必须自动降低，提升变容管容量来保证谐振频率不变。我马上尝试调整L13。把线圈稍微拉开，电压就下降到11V。再拉开一些，变成了5V，但这时电感完全被拉开，没有余地，除非把线圈剪掉一圈重新调整。我想能否在不更换器件下把它调整到要求值呢？目光又转回了L10。但L10实在太难调整，经常导致停振。突然发现还有个微调电容C22，就在L10旁边，这个电容和L10电路相关。我尝试调整一下C22（需要很小心的微调，因为VCO调整范围太窄，调的过程中还是死机了几次），结果电压最终降到了-2V（VCO停振时电压会升到14V），已经达到要求。这时用频谱仪再测试一个恒温晶振信号，在所有SPAN下都看不到频率抖动，也没有任何杂波。至此这个机器我认为是修好了。就高兴得把盖板装上，开机实验，发现无法开机（灯亮，屏幕无显示）。这算咋回事呢。只好把盖子重新打开，结果又可以开机了，电压也没问题。分析一下，可能是盖上盖板后工作环境发生变化导致VCO停振（心想那出厂时工人是怎么调的）。这样也简单，盖板刚好给C22预留一个调节孔，我从TP3绑了条电线，从盖板的另一个预留小孔里穿出来，接万用表，把盖板盖好，开机（要10分钟后）仔细耐心调节C22使电压为-2V，把电线直接从盖板孔里拉出来就算完工了。把所有螺丝锁好，开机一个小时，测试各个频段的所有SPAN频谱都正常，没有任何抖动。至此机器就完全修好了。
我分析出现这个问题可能是机器之前搬运过程，线圈或其他器件收到振动导致工作参数发生轻微变化而出现这种无伤大雅但很影响测量效果的问题。

高人一出手，就知有没有，恭喜修好！

和我那部故障类似

技术好文章，有爱的万的机器人的福音

真是太厉害了

强烈围观一切技术帖子

那裡有Advantest 频谱仪的维修手册?

真有心思！

爱德慢的网站上有。

BA7KW:爱德慢的网站上有。 (2012-09-18 07:18) 

老大也来了。能给个链接看看吗？我没找到。

很给力。

8年前的综测及频谱是很流行 如今的模拟综测及频谱可参考一下建伍820中继 只怪时代变化太快