Tuner數(shù)字式測(cè)試系統(tǒng)的電路分析與故障診斷

韓 婷，馬可薦，陶謀通

(陜西凌云集團(tuán)總公司16分廠(chǎng)，陜西寶雞 721006)

隨著數(shù)字電視與廣播技術(shù)的快速推廣，國(guó)際一流的Tuner生產(chǎn)企業(yè)已全面采用第二代數(shù)字化測(cè)試設(shè)備，其智能化判斷功能與數(shù)字化的測(cè)試技術(shù)，即使面對(duì)以后更復(fù)雜的數(shù)字Tuner，也能?chē)?yán)格地檢測(cè)每個(gè)測(cè)試指標(biāo)，保證生產(chǎn)的高效率、檢測(cè)準(zhǔn)確率。

Tuner即電視高頻頭，又稱(chēng)電子調(diào)諧器，是電視機(jī)選擇電視頻道、將高頻的電視信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)的部件。在Tuner生產(chǎn)中，目前普遍采用的測(cè)試系統(tǒng)為基于具有高速運(yùn)算能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字化測(cè)試系統(tǒng)。國(guó)外Tuner數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)普遍采用的是天津德力的DS7720i型Tuner測(cè)試儀。它提供了Tuner研發(fā)、生產(chǎn)中多項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試和合格判斷功能。

1 DS7720i系統(tǒng)組成

圖1為DS7720i的主機(jī)系統(tǒng)框圖。主要包括網(wǎng)絡(luò)儀部分、主控制部分、電源部分及輸入輸出切換部分。主控制采用工業(yè)級(jí)的PC/104，通過(guò)通道板控制數(shù)據(jù)傳送及指令發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)儀部分主要由掃源板、功放板、衰減器、定向耦合器、傳輸與反射檢波探頭構(gòu)成。

2 測(cè)試系統(tǒng)工作原理

Tuner生產(chǎn)一般須測(cè)的是RF輸入端到IF輸出端的幅頻特性，即總波形，以及RF輸入端的反射特性，即駐波。因此將高頻頭看做一個(gè)變頻網(wǎng)絡(luò)，其輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的頻率不同，他們的關(guān)系為L(zhǎng)O-RF=IF。DS7720i利用網(wǎng)絡(luò)分析儀的掃頻測(cè)量原理，測(cè)量Tuner的傳輸和反射特性。

2.1 傳輸與接收通路的測(cè)量與波形顯示

輸出RF信號(hào)經(jīng)過(guò)被測(cè)Tuner，輸出IF信號(hào)，經(jīng)寬帶濾波送入通道板。IF頻率落在網(wǎng)絡(luò)儀的接收范圍內(nèi)，利用功率探頭可測(cè)出它的幅度，即傳輸特性測(cè)量。

通道板是一塊低頻放大和采樣板，它將傳輸和反射信號(hào)檢波后的小信號(hào)直流電壓放大后通過(guò)A/D采樣，將數(shù)據(jù)送給主控板，由主板控制顯示波形。

2.2 打頻響與頻標(biāo)的顯示

圖1 DS7720i整機(jī)系統(tǒng)框圖

Tuner中頻信號(hào)輸入到計(jì)數(shù)器單元，由數(shù)字計(jì)數(shù)器計(jì)算出頻率值，儀器以軟件來(lái)建立頻率和計(jì)數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，主控板將此對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)起來(lái)。根據(jù)計(jì)數(shù)器和頻率之間對(duì)應(yīng)關(guān)系即可測(cè)量Tuner的中頻IF值。給高頻頭輸入合適頻率的RF信號(hào)，由LO=RF+IF的公式得到高頻頭本振頻率LO。高頻頭的VT電壓越高，LO頻率也越高，于是建立不同類(lèi)型高頻頭的VT-LO曲線(xiàn)并存儲(chǔ)到主控板，即打高頻頭頻響，在測(cè)量某一類(lèi)高頻頭時(shí)調(diào)出相應(yīng)曲線(xiàn)即可。程控電源板通過(guò)D/A控制為T(mén)uner提供電源和I2C控制，同時(shí)通過(guò)計(jì)數(shù)器單元測(cè)量出Tuner的中心頻率，將頻率值告知主控板，同時(shí)由主控板調(diào)整輸出掃頻的中心頻率，使波形始終處于屏幕的中心。

2.3 主控制單元與整機(jī)的控制

儀器整機(jī)包括一個(gè)上位機(jī)和兩個(gè)下位機(jī)，上位機(jī)就是以PC/104為中心的總的主控制部分，其采用DOS操作系統(tǒng)，使用基于閃存技術(shù)的電子硬盤(pán)。下位機(jī)中，一個(gè)是負(fù)責(zé)掃源數(shù)據(jù)傳送后指標(biāo)測(cè)量的通道單元;另一個(gè)是主控通過(guò)串口通訊控制的程控電源部分。

3 測(cè)試系統(tǒng)的維修

3.1 測(cè)試系統(tǒng)的故障診斷

Tuner測(cè)試系統(tǒng)不論出現(xiàn)任何故障，在進(jìn)行分析、排查時(shí)，應(yīng)建立一個(gè)系統(tǒng)的概念，即包括7720i儀器整機(jī)、所有連接線(xiàn)、工裝夾具、Tuner組成一個(gè)系統(tǒng)。維修時(shí)，應(yīng)將整個(gè)系統(tǒng)都聯(lián)系起來(lái)，根據(jù)工作原理進(jìn)行思考和檢查。

Tuner正常工作的必要條件是:正確的工作電壓和I2C控制命令+正確的信號(hào)連接。所以常見(jiàn)故障就可以歸結(jié)為兩類(lèi):一類(lèi)是供電系統(tǒng)不良;一類(lèi)是信號(hào)系統(tǒng)有問(wèn)題。遇到問(wèn)題要判斷清楚故障類(lèi)型，逐個(gè)排除。

維修操作要遵循從易到難，防止故障問(wèn)題擴(kuò)大化。當(dāng)最后確定是儀器主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，再開(kāi)箱進(jìn)行維修。

從易到難，比如供電系統(tǒng)故障分析時(shí)，先排除外部故障，再考慮儀器內(nèi)部損壞的可能性，可按照以下順序:(1)按工藝要求檢查T(mén)uner參數(shù)設(shè)置。(2)排除夾具短路、斷路情況。(3)正常情況下儀器的供電及I2C控制將正常，供電單元硬件沒(méi)有損壞。在保證儀器系統(tǒng)其余部分在合格狀態(tài)時(shí)，此時(shí)無(wú)正常波形顯示，視情況打跟蹤頻響或電調(diào)頻響，波形將能正常顯示。(4)如果供電及I2C控制還不好，開(kāi)箱檢查供電單元電路:從開(kāi)關(guān)電源模塊輸出到程控電源板的電壓正常，則為程控電源板壞，不正常則為開(kāi)關(guān)電源的問(wèn)題。

生4: 目標(biāo)函數(shù)法.求出點(diǎn)P到直線(xiàn)l上任一點(diǎn)M(x,y)的距離的平方|PM|2=(x-1)2+(y-2)2,消元，轉(zhuǎn)化為一元二次函數(shù)|PM|2=2x2-8x+10=2(x-2)2+2，x∈R,求目標(biāo)函數(shù)的最小值；當(dāng)且僅當(dāng)x=2時(shí)，取到最小值2；此時(shí)，

檢查信號(hào)通路故障時(shí)，在保證儀器設(shè)置正確的前提下，先用目視或萬(wàn)用表檢查外部連接的同軸電纜是否良好，各種接口接觸是否良好，然后用電纜連接儀器RF輸出與IF輸入端，用儀器自有接收測(cè)量部分來(lái)校準(zhǔn)源輸出部分，必要時(shí)進(jìn)一步用頻譜分析儀來(lái)檢查。

3.2 儀器整機(jī)的故障診斷

經(jīng)檢查，故障最后確定在7720i主機(jī)時(shí)，應(yīng)以整機(jī)的工作原理為出發(fā)點(diǎn)，依照正確的思路來(lái)分析故障原因。分析診斷過(guò)程如圖2所示。

供電部分或掃源部分，是儀器故障多發(fā)的部分，其它部分出現(xiàn)問(wèn)題的比率較低。

3.2.1 主控部分故障檢查

根據(jù)開(kāi)機(jī)后顯示器指示分析，如果系統(tǒng)不能正常進(jìn)入波形測(cè)試界面，則PC/104主控板有故障;如果能進(jìn)入測(cè)試界面，但界面波形異常，不能隨著指標(biāo)設(shè)置的改變而變化，常為通道板問(wèn)題。

圖2 7720i整機(jī)故障診斷步驟示意圖

3.2.2 供電部分故障檢查

在設(shè)置正確的前提下，供電部分常見(jiàn)故障有:SD保護(hù)端子對(duì)地短接后無(wú)供電輸出，或供電電壓不正確;I2C及VT IN異常;有供電輸出，帶載后掉電;有供電輸出，總顯示短路保護(hù)或死機(jī)，或者無(wú)波形等。

確定儀器供電工作不正常時(shí)，如果開(kāi)關(guān)電源模塊輸出正常，可以使用替換法更換程控電源板進(jìn)行修理。

3.2.3 掃源及接收部分故障診斷

掃源部分發(fā)生故障時(shí)，Tuner增益、鏡像抑制比等測(cè)量會(huì)出現(xiàn)異常，應(yīng)該用頻譜分析儀來(lái)檢查，主要測(cè)量輸出信號(hào)的頻率和幅度兩個(gè)指標(biāo)，以及帶內(nèi)諧波抑制情況。如圖3中所示，根據(jù)信號(hào)異常的具體表現(xiàn)，判定故障發(fā)生部位。

在分析信號(hào)幅度方面的故障時(shí)，一個(gè)有效且便捷的方法，就是先使用儀表自身的接收探頭對(duì)掃源輸出進(jìn)行測(cè)量，如此既可以檢查探頭部分隨儀器輸出信號(hào)變化的接收狀況，又同時(shí)監(jiān)測(cè)了輸出信號(hào)的幅度變化。然后根據(jù)不同情況判斷故障發(fā)生的部位。方法是，在網(wǎng)絡(luò)儀模式，令源輸出一個(gè)點(diǎn)頻。以10 dB為步進(jìn)改變POWER設(shè)置值，接收幅值指示值變化異常，則功放板上衰減壞;否則，10 dB的大衰減正常，功放板正常;1 dB衰減變化異常，為程控衰減器壞。

如果用儀器自身接收部分讀出的值與頻譜分析儀的讀數(shù)是相符，儀器的接收探頭就沒(méi)有問(wèn)題。如果兩個(gè)讀數(shù)不相符，則說(shuō)明接收探頭有損壞，實(shí)際使用中這種情況很少出現(xiàn)。

3.3 使用與維修的注意事項(xiàng)

接通儀器電源開(kāi)關(guān)前，應(yīng)確認(rèn)其外接的交流電源符合使用要求，并有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)接地措施。將鍵盤(pán)、U盤(pán)、操作盒、顯示器等連接至儀器之前，必須先關(guān)閉電源。儀器應(yīng)工作在靜電安全的環(huán)境中，減少和避免在測(cè)量或儀器維修期間的ESD損傷。

4 結(jié)束語(yǔ)

介紹的故障診斷范圍，基本包括了DS7720i在使用中可能出現(xiàn)的情況，應(yīng)用這些方法，結(jié)合儀器維修中普遍應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)方法，在測(cè)試系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，具體問(wèn)題具體分析，則可以準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)。

[1]李鼎新，高葆新.電子調(diào)諧器原理與設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社，1992.

[2]天津市德力電子儀器有限公司.DS7720高頻調(diào)諧器測(cè)試儀使用說(shuō)明書(shū)[M].天津:天津市德力電子儀器有限公司，2005.