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马可尼2965无线电综测仪维修 [复制链接]

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离线永远的FM
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只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2015-06-05

近日收来一台故障马可尼2965综测仪。上家说原来正常使用，是在听收音机时，天线端口碰到不明物体后，接收出现问题，但还能收到信号，频谱也能显示，另外其他也有一些功能问题，在他手上无修。因为自己之前对综测维修有一些经验，也确实需要一台综测有时做一些测试，所以抱着赌一把心态收回来。
发货后很快收到，德邦效率真不是吹的。这台2965原来是康佳的设备，整体外观还可以，没有明显碰撞变形和掉漆。虽然是20年的老设备，经过观察除了recall键的字被磨掉之外，其他按键字体清晰，各旋钮旋转灵活。


把自己一些常用测试仪器搬出来，准备好各种工具，开始测试。手里现有设备是一台1-100MHZ DIY信号源，一台爱德万R3361D频谱带跟踪源。机器打开电源后首先看到一个提示：外部基准没准备好，同时屏幕右上角闪烁显示EXT STD。还好之前看过BA5EA关于2966讨论帖，知道这台机器可以软件中设置基准使用外部输入还是内部恒温晶振。在设置菜单摸索一轮之后，把基准切换回内部。
首先检查接收通道。切换到TXTEST模式，频率设置为本地FM卖药台频率。这台综测的频率设置方式和以前用的有点不同，之前也没看用户手册做好功课，所以摸索了很久没法设置频率，总是提示该模式下不可用。查阅用户手册才知道要在TX TEST模式下，先按TX，再按FREQ才能设置频率。在面板TNC接头上接好天线，切换到卖药台，只听到一片白噪声。把TX TEST界面内所有功能调出摸索一番，发现当辅助显示内容切换到频谱模式时，下方有一个REF LEVEL选择项，当前显示值为+20dBm。难道是默认机内启动衰减器导致收不到信号？尝试用下面软件切换，将REF LEVEL降低，听到机内“哒哒”切换声音，分析应该是衰减器动作，切换输入衰减量。当REF LEVEL降到-20dBm时，终于能收到比较弱的信号。但进一步降低REF LEVEL时，信号突然消失，连频谱的底噪也变小。如果REF LEVEL越低，理论上灵敏度应该越高（检测信号的最大上限降低），但现在反而收不到信号。
为了进一步确认故障现象，我启动自己的DIY信号源，先用R3361D频谱仪确认信号源设置在25MHZ时，输出幅度为-22dBm（信号源最小稳定值），将该标定幅度信号输入综测，检查机内频谱反映的信号幅度，发现当频谱的REF LEVEL设置为-20dBm以上时，测量结果基本正确，但往下调节时测量结果为0。由此分析认为，接收通道在衰减器切换到某种组合后断开了，而且这个问题大概范围在接收第一变频器前面。
检查完接收通道，回来看发射通道。设置RX TEST模式，输出频率150MHZ，N头输出连接到3361D输入端。发现信号源幅度从-80~-7dBm内调节时，能听到机内衰减器切换的“哒哒”声，但几乎看不到信号频谱，只有在约-25dBm以上才能检测到约-66dBm的信号，信号频率正确，幅度稳定不变。另外更换了几个频率测试，结果一样。
通过以上测试，确定目前故障为：
接收通道在衰减器切换到某种组合后出现信号中断，导致无接收；
射频信号源输出幅度严重偏低。
另外收发通道上均有射频衰减器组，但是否共用还不确定。（按以前维修经验，一般综测的接收通道不会配置可调射频衰减器组，最多是一个0/30DB衰减切换）
在确定故障现象后，就开始着手维修工作。由于没有在网上找到马可尼2965的维修手册（ebay上有一个卖家买维修手册，但没看懂不知能不能邮到中国），在没资料辅助时，第一步先要根据机内电缆走向和器件判断大致信号流程。
BH7JUO 邱工 广东 珠海
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只看该作者 1楼 发表于: 2015-06-05
首先维修接收灵敏度低的故障。打开上盖，先寻找接收通道信号流向。在机器靠近右边位置有一个长条状，2个SMA座的装置，怀疑是射频衰减器。


先开机，在TX TEST中把频谱的REF LEVEL设置在-20dBm，基本能听清卖药台信号，这时将该长条形器件一端SMA头用固定扳手扭开，电台信号立即消失，说明接收信号肯定经过该装置。接下来找一个SMA跳线，把原本连接该装置的2个SMA接头连在一起，也就是天线接收到信号跳过该装置直接进入接收系统，这样卖药台信号比刚才强了一些。但当REF LEVEL切换低于-20dBm时，还是没有信号，说明问题不在这个装置上，至少在装置后面的信号通道上。
顺着射频电缆查找，发现信号到了机器底部的大屏蔽盒里。从大屏蔽盒上螺丝状态看之前是被拆过。不知是前人工作没做到位还是出现新故障，反正是必须拆开的。费了九牛二虎之力，把所有螺丝扭出来，打开大屏蔽盒。


顺着信号通路观察连接的器件。接收信号首先进入一个带金属壳的板子，上面有2个射频继电器。在机器TX TEST状态下，频谱REF LEVEL在-20dBm~-30dBm之间切换时，听到这些继电器有动作声音。在继电器这一面电路板上没有找到其他器件，怀疑是这个继电器板子背后器件出现问题。所以需要将此板拆下。2965里每个射频单元都是一个独立小板，控制类信号采用接插线方式，可以方便对每个单元维修。把该板拆出来后，发现背面有2个MMIC和一些附属器件。
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只看该作者 2楼 发表于: 2015-06-05

经过对继电器状态的确认，绘制该部分电路简图如下图所示。

其中两个MMIC分别为MSA-0386和MSA-0486。这两个MMIC工作电压均为5V。给电路板加电，测试IC工作电压，发现MSA-0386的工作电压只有2.2V，远远低于正常值。和手头一个正常IC比较，板上IC输入端对地二极管压降为无穷大，正常IC约为0.14V。随即判断该MMIC损坏。注意拆焊MMIC需要防静电烙铁，最好佩戴防静电腕带，防止人体静电损坏器件。小心翼翼将旧器件拆下，清理好焊盘，把新的焊上，检查无误后通电。该IC工作电压恢复到正常的5V。接着把电路板原样装回，上电测试，这下终于能清晰收到卖药台信号，REF LEVEL切换到-20dBm以下灵敏度恢复正常。用-22dBm测试信号检查，频谱在所有REF LEVEL值上均能正常观测到信号，幅值也正确。至此接收通道维修完成。


接下来维修信号源通道。首先把切换到RX TEST模式，把输出口设为N座，幅度为-7dBm，将R3361D频谱仪输入端连接到综测N座上，频谱设置从1M-1G扫频，检查有没有输出。这一步主要是确定信号源确实没有输出还是输出成分有其他大幅度的异常杂散而没被检查到。结果是在设置频率上只有-66dBm输出，其他频率没有。然后尝试将之前接收机测试时的长条装置上SMA头松开，信号幅度不变，说明这个装置和信号源无关。接着看机器面板右上方有4个SMA头，最末端一个通往接收通道，另外两个没搞明白功能，靠近面板一个连到机器下方。尝试拆除最靠近面板的SMA头，输出信号立即消失，那么信号应该来自该端口。


顺着射频电缆查找，该端口接到了另一个长条形装置上，样子和接收通道的一样，但长一截。根据以往维修综测经验判断它就是继电器切换的衰减器，而且接收通道和信号源有各自独立衰减器，但衰减级数不同。找到该衰减器输入端，它连接到了底盘大屏蔽盒的下面部分一个SMA座上。将该SMA座连接到频谱仪上，在设置频率上能测到约-25dBm信号，看来信号源是有输出的，虽然幅度有些异常，但至少确定信号源通道衰减器有问题，把信号过度衰减。卖家原来就说过衰减器可能有问题，但当我亲自确定是它的问题时，还是差点眼前一黑四脚朝天。

根据经验，衰减器损坏一般有如下可能：电阻网络通入强信号烧毁；继电器损坏。现在还没拆开衰减器，不知内部具体构造。如果使用了贴片电阻和专用射频继电器的结构，还可以维修（如马可尼2945一类），但如果用专用衰减器结构，一旦烧了电阻网络基本上可以直接垃圾桶。然而如此不蛋定并没有什么卵用。因为关键故障已经锁定在衰减器上面，暂时也不需要去检查其他位置。思量一阵之后，我决定把衰减器拆出来一探究竟。
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只看该作者 3楼 发表于: 2015-06-05
接收通道和信号源的两个衰减器被固定在一片铝板上。先将衰减器上搭着信号处理板支架的螺丝拆下，把信号处理板组件顺着转轴向上翻起，注意VGA信号线要拔掉才能完整翻起。


拔掉衰减器连接控制板的排线，拆除连接到衰减器SMA座上的所有射频接头，接着从机器侧面拆除固定衰减器板的4个螺丝，稍稍用力拔起即可拆下衰减器。


整体观察了一下，看不出什么异常。必须把故障部分单独拆下才能判断。把固定衰减器主体的4个螺丝拆掉，就可以把衰减器主体拆除检查。


经过仔细观察，基本搞清了他的工作方式。每个电磁铁都是磁保持双稳态模式，有2组线圈，电磁铁衔铁连接到下面铝槽里。用镊子尝试拨动每个活动衔铁，发现上下运动都有稳态，且吸力基本相同，运动顺畅，说明磁铁没有退磁，机械部分没有明显问题。
下一步要确认下衰减器具体故障现象。将该衰减器两端分别连接到R3361D的跟踪源输出端和RF输入端，设置从1M-1GHZ扫频，跟踪源输出0dBm，用镊子波动每个电磁铁衔铁，检查每个衰减组对应衰减量。为了方便记录，给电磁铁编号，从插针一测开始数分别为1~4号。用频谱仪确认这四组衰减量分别是：
1=40dB，2=40dB，3=80dB，4=10dB。
然后把电磁铁连接到综测控制板上，开机，调节输出信号幅度从-7dBm~-130dBm之间连续变化，观察电磁铁动作变化规律，获得以下表格：（动作表示衔铁下压，启动衰减）
综测设置输出幅度
动作的电磁铁
　-7~-23.5
无动作
　-23.6~-33.5
1
　-33.6~-43.5
2
　-43.6~-53.5
1+2
　-53.6~-63.5
3
　-63.6~-73.5
1+3
  -73.6~-83.5
2+3
  -83.6~-93.5
1+2+3
　-93.6~-103.5
3+4
　-103.6~-113.5
1+3+4
　-113.6~-123.5
2+3+4
　-123.6~-135
1+2+3+4
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只看该作者 4楼 发表于: 2015-06-05
看了下这个表格和实测衰减级数感觉不对劲。当所有衰减器都启动时，总衰减量达到170dB，而机器输出最低为-135dBm，这样信号源需要输出为-135+170=35dBm，作为综测信号源是不太可能这样设计的。而且从动作组合和实测衰减量来看，组合也不对，表格的第二组和第三组相差10dB，不应该切换两个40dB衰减器。可以这样大胆设想，如果把衰减器组1~4位置全部对调，再把80dB单元变为20dB，那么就完全正确了。回头再看，2个40dB和一个10dB，在整个测试范围内，衰减幅度都很准确，基本可以判断没有问题，那么现在就有2个问题：为什么衰减器组合次序不正确？为什么有80dB衰减量？
首先衰减器整体由于电缆限制不能反过来安装，我一开始怀疑是不是程序错乱导致切换错误。但能错得这么有秩序和规则，那也是醉了。而且用万用表测试，80dB衰减启动时，其中一个SMA端对地电阻为无穷大，另一边为49.9欧，怀疑里面已经断开，而微小泄露使得测到80dB衰减。难道电阻真的烧坏？这一切都必须打开衰减器铝槽才能搞明白。
由于不清楚此类衰减器内部结构，担心内部有弹簧或小配件在拆卸时弹出，在把衰减器螺丝拆剩只有一个时，放在一个盒子里继续拆最后一个。小心翼翼打开下面铝槽后，发现没那么复杂。衰减器内部结构如下图。


在一个带凹槽的铝块上，均匀放置4个大小相同的陶瓷片，每个都被一组铜片卡着镶嵌在槽的指定缺口里。每个陶瓷片两侧都有镀金区域，中间是一些灰色物质，应该是电阻部分。4个陶瓷片有两个一样，另两个灰色部分面积较少。两个一样的应该是40dB。上面每个电磁铁衔铁驱动两个细塑料棒，连接到槽下方一组能上下运动的镀金弹片上。电磁铁向上和向下运动时，弹片的末端分别接触内部直通镀金片和下面电阻片，起到直通和衰减的切换。
为确定第三组电阻片是否有开路，用电阻表表针轻轻搭在两个镀金涂层上，能测到阻值约60欧，而第四组测得为40欧，第一二组约80欧，看起来他们都正常。这时我突然明白，如果把搭载电阻片的铝槽反过来安装，衰减组合就对了。尝试这样做，确实可以装上去，每个电阻片和对应金属弹片接触位置保持正中心。将铝槽装两个螺丝临时固定，接上频谱仪检查第二组衰减量，发现果然是20dB，但第三组依然为80dB。再次拆开检查，发现镀金铜片有轻微变形导致下压时可能无法和电阻片完好接触，另外活动镀金弹片一端有少量白色杂质。用棉棒沾CRC清洁剂轻轻擦拭掉该杂质并小心轻轻矫正好铜片形状。顺带把所有电器接触点都清洁一遍，确认每个弹片形状正确后，重新装好。这次再测试，第三组恢复为40dB。打开综测，用大旋钮反复切换继电器多次，整体衰减量均按正确趋势变化，至此认为衰减器维修完成。
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只看该作者 5楼 发表于: 2015-06-05
把衰减器原样装回，把信号源相关SMA电缆接上，测试信号源输出情况。发现随着幅度调节，虽然在10dB以上幅度衰减切换正确，但10dB以内信号幅度无法调节，且幅度比该组最低值还低约7dB，说明信号源还有问题，估计出在末级信号放大或推动，需要打开屏蔽盒的下层部分检查。
该屏蔽盒分上下两层，把屏蔽盒边角的两个螺丝拆掉，可以像翻书一样把盒子翻起来，这样就可以检修下层单元。


在射频输出口附近发现一个标签。


赶紧上网查一下，原来是氧化铍。该物质有剧毒，常用于制造微波射频陶瓷基板或功率射频器件等。我可不想修一次机就把自己小命玩没，看来要小心行事。把屏蔽盖螺丝全部拆掉，小心打开。


沿着输出口查找，首先发现一个表面镀金，无型号，形似MMIC的器件，还涂有硅脂。怀疑他就是“毒王”。由于没有型号，我只能祈求他命大完好。顺着信号通路检查，找到4个MMIC，需要一一检查。


首先用频谱仪检查信号幅度。“毒王”输入-32dBm，输出-22dBm，工作电压8V，有增益。前一个标有A的大个子MMIC，输入-1dBm，输出-22dBm，明显有问题，而且测得工作电压为12V，输入端电压为0，在确认该IC没有其他控制信号后，当即判断损坏。该MMIC型号为MSA-1105。找相熟淘宝店买几个，回来更换后，信号源输出幅度终于恢复正常，且10dB内调节变化正常。最后把屏蔽盒装好，测试信号源全段输出幅度，总体偏低1dB，这个可以通过调节机内ALC系统矫正或直接在菜单中把GEN offset设置为-1dB即可。至此整机维修完成，所有已知故障均被修复。
总计该机故障点，两处MMIC损坏，这是射频仪器中常见问题，但衰减器问题令人匪夷所思，怀疑是以前衰减器有过其他小故障，前人维修拆开后不慎装反且没处理好导致新问题。（完）
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离线BH7ohz
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只看该作者 6楼 发表于: 2015-06-05
技术贴，学习。
呼　　号：鸡蜜
姓　　名：鸡蜜
通讯地址：鸡蜜
邮政编码：鸡蜜
手机:鸡蜜
QQ：鸡蜜
E-mail：KAO，这么多鸡蜜... ...
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只看该作者 7楼 发表于: 2015-06-05
沙发？
失业无聊人员
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离线bg3sfx
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只看该作者 8楼 发表于: 2015-06-05
条理清晰，胆大心细，不错
呼号:BG3SFX姓名:张真军
QTH:山西晋城
军机党
手机:13934064043
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离线bd7iwa
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只看该作者 9楼 发表于: 2015-06-05

等FM 同志将衰减器拆出来一探究竟后的工作汇报。。。。

要求FM同志掘进全力只要还有一丝希望，就要用100%的努力。。。。
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离线永远的FM
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只看该作者 10楼 发表于: 2015-06-05
回 bd7iwa 的帖子
bd7iwa:等FM 同志将衰减器拆出来一探究竟后的工作汇报。。。。
要求FM同志掘进全力只要还有一丝希望，就要用100%的努力。。。。 (2015-06-05 15:58) 

已经散架后又拼起来了。。。
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离线BG7PMZ
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只看该作者 11楼 发表于: 2015-06-05
维修人工费比机器贵
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离线bg1tcs
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只看该作者 12楼 发表于: 2015-06-05
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离线xx9et
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只看该作者 13楼 发表于: 2015-06-05
拆得不夠徹底！！
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离线BG7MI
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只看该作者 14楼 发表于: 2015-06-05
还得冷静冷静慢慢搞

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离线蓝梦祥
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8689
只看该作者 15楼 发表于: 2015-06-05
很久没有看到这样优秀的文章了。顶

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离线BD7JAC
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38388
只看该作者 16楼 发表于: 2015-06-05
不得不顶的好文
读万卷书心中不留一字，行千里路忘尽途中影子！
EX：BG7JAC、XX9TJC 
OL51EG   TEL:棕橙紫黑红灰紫蓝蓝红灰  
Email：bd7jac艾特chinaham.org
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离线bg7gc
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只看该作者 17楼 发表于: 2015-06-06
我的2945信号源输出放大(OM345)就坏了，用MMIC代替的。马可尼的机器维修很方便，插接板子少。
高勇   呼号：BH4DBQ(B类)准备回归BG7GC    湖南省常德市汉寿县       QTH：上海市浦东机场  QQ:442804216
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离线bd4uc
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只看该作者 18楼 发表于: 2015-06-07
很精彩，学习。

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离线浙江HAM
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只看该作者 19楼 发表于: 2015-06-07
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