頻譜儀的故障維修

田彩云

（河北建投鐵路有限公司，河北石家莊050073）

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頻譜儀的故障維修

田彩云

（河北建投鐵路有限公司，河北石家莊050073）

摘要：針對頻譜分析儀在維修中資料匱乏，故障難以分析，提出依據(jù)工作原理分為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障、失鎖現(xiàn)象、幅度異常等三類故障。結(jié)合工作原理分析故障形成原因并提出維修思路及解決方案,同時(shí)總結(jié)出頻譜分析儀維修中更換零部件后對相應(yīng)的調(diào)試數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整的項(xiàng)目。通過上述維修方法的總結(jié)可提高維修速度并保證維修質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：頻譜分析儀；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；故障診斷；維修；調(diào)試

頻譜分析儀在頻域?qū)π盘柗治龅膬?yōu)勢明顯，是微波測量必不可少的儀器之一，能對信號的諧波分量、寄生、交調(diào)、噪聲邊帶等進(jìn)行很直觀的測量和分析，廣泛應(yīng)用微波通信網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)、電子對抗、空間技術(shù)、頻率管理、EMC等領(lǐng)域。頻譜分析儀其功能繁多、操作復(fù)雜、價(jià)格昂貴，服務(wù)商只提供板級維修以致費(fèi)用居高不下，可供參考的維修資料少，難已保證維修進(jìn)度。快速地解決故障應(yīng)熟悉頻譜分析儀的工作原理，通過分析故障現(xiàn)象、積累并總結(jié)維修經(jīng)驗(yàn)。

1　故障診斷與排除

頻譜分析儀在使用過程中常出現(xiàn)故障可歸結(jié)為三類：（1）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)故障，包括操作系統(tǒng)、測量軟件、顯示異常、按鍵失靈等導(dǎo)致的無法開機(jī)現(xiàn)象；（2）失鎖現(xiàn)象，信號頻率偏離設(shè)定值或攜帶明顯大幅度寄生信號；（3）幅度異常，信號幅度值與設(shè)定值偏差大，甚至無信號。

1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障的原因及維修處理

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，新型測量儀器以計(jì)算機(jī)軟硬件為核心，其系統(tǒng)性能明顯提高，但計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障也隨之出現(xiàn)，使故障現(xiàn)象復(fù)雜多樣。該類故障可以細(xì)分為：開機(jī)黑屏、BIOS檢測宕機(jī)、Windows或其他操作系統(tǒng)啟動(dòng)異常、顯示屏軌跡顏色異常、顯示偏離屏幕中央等幾種現(xiàn)象。

1.1.1黑屏現(xiàn)象。

表現(xiàn)為屏幕不亮，可由電源、BIOS參數(shù)設(shè)置等原因引起，故障排除由簡及繁。

首先排除供電因素，檢查電源是否符合頻譜分析儀工作要求，保證電源的可靠接地，“浮地”或接地不良可致儀器損壞。確定后面板電源保險(xiǎn)管和開關(guān)是否處于導(dǎo)通狀態(tài)，保險(xiǎn)絲損壞時(shí)需排除故障后再更換符合IEC認(rèn)證的同規(guī)格產(chǎn)品。再根據(jù)前面板電源指示燈和風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行判斷，若指示燈是由黃變綠且風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，則為頻譜分析儀電源故障；若電源指示燈在待機(jī)和啟動(dòng)狀態(tài)交替閃爍，則儀器內(nèi)部出現(xiàn)負(fù)載異常。

排除上述故障后若仍為黑屏，可在儀器后面板VGA接口上，外接一臺(tái)顯示設(shè)備并打開其電源，待30 s后若外接顯示設(shè)備出現(xiàn)提示信息，則說明BIOS配置參數(shù)被更改或頻譜分析儀顯示系統(tǒng)損壞。關(guān)機(jī)后連接PS/2接口的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤，開機(jī)后長按“F2”鍵直至進(jìn)入BIOS設(shè)置界面，選擇Exit選項(xiàng)卡中“Load Setup Defaults”選項(xiàng)，調(diào)用BIOS中對顯示控制的出廠默認(rèn)設(shè)置，保存退出后解決問題則說明BIOS數(shù)據(jù)被修改過。若接入顯示設(shè)備后仍然無顯示，則排除顯示系統(tǒng)故障。

1.1.2系統(tǒng)啟動(dòng)異常

頻譜分析儀上電后屏幕顯示一直處于廠家商標(biāo)信息的畫面，則為BIOS檢測宕機(jī)。檢修過程首先排除接入鍵盤或暫停BIOS檢測，開機(jī)按“F2”直至進(jìn)入BIOS設(shè)置界面，選擇Exit選項(xiàng)卡中Load Setup Defaults選項(xiàng)，調(diào)用BIOS中的出廠配置，選擇保存并重啟后，若故障解決，則說明BIOS選項(xiàng)被更改。

若Windows啟動(dòng)過程中出現(xiàn)藍(lán)屏、自動(dòng)重啟動(dòng)等故障現(xiàn)象，參照計(jì)算機(jī)的常規(guī)檢修步驟進(jìn)行檢修。重新啟動(dòng)頻譜分析儀，若能夠進(jìn)入工作狀態(tài)且該異?，F(xiàn)象以后不再頻繁出現(xiàn)，則為Windows偶然性啟動(dòng)異常，儀器可正常使用。首先將調(diào)用BIOS中的出廠默認(rèn)配置，防止BIOS選項(xiàng)被誤操作或數(shù)據(jù)丟失。通過以上兩步仍不能排除，則需在操作系統(tǒng)選單中對操作系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)，但操作可能導(dǎo)致用戶的測量數(shù)據(jù)丟失，應(yīng)認(rèn)真閱讀用戶手冊中有關(guān)系統(tǒng)恢復(fù)的說明，要做好系統(tǒng)的備份工作，在備份硬盤上進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)，防止誤操作帶來不可估量的數(shù)據(jù)損失。

Windows啟動(dòng)異常另一種原因是硬盤的損壞、病毒或系統(tǒng)提示找不到系統(tǒng)所在硬盤。硬盤的損壞分為物理損壞和邏輯損壞兩種，其中物理損壞包括控制電路板、盤頭組件、接口附件的損壞；邏輯損壞包括引導(dǎo)區(qū)損壞、邏輯壞道等。對于有邏輯壞區(qū)的硬盤可克隆至新硬盤進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)?？刂齐娐钒濉⒔涌诟郊母鼡Q需在同型號同批次間進(jìn)行，盤頭組件損壞的硬盤維修成功率低，應(yīng)對備份硬盤進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)恢復(fù)操作。

1.1.3顯示異常

主程序運(yùn)行后無軌跡或軌跡不刷新或刷新不正常。首先打開頻標(biāo)，如果有頻標(biāo)讀數(shù)變化可能是因?yàn)橛捎谠O(shè)置原因，如軌跡顯示格式為線性狀態(tài)或者參考電平過高等原因?qū)е萝壽E在屏幕下方，從而看不到軌跡。如果頻標(biāo)讀數(shù)一直不動(dòng)且錯(cuò)誤列表中有DSP程序下載錯(cuò)誤提示，則是因?yàn)镈SP設(shè)備故障。如斷電維持1 min，重新開機(jī)不能解決問題，請聯(lián)系廠家進(jìn)行維修。如果沒有下載錯(cuò)誤提示，可能是軌跡回傳錯(cuò)誤，請聯(lián)系廠家進(jìn)行維修D(zhuǎn)SP處理板。軌跡不刷新或刷新不正常，看觸發(fā)設(shè)置是否是自由觸發(fā)模式，掃描模式是否是連續(xù)模式，是否設(shè)置軌跡為“顯示軌跡”。

FFT模式（快速傅立葉變換模式）下輸入一個(gè)穩(wěn)定的單頻信號，而頻譜分析儀軌跡在跳動(dòng)。判斷此時(shí)屏幕格線區(qū)右上角是否出現(xiàn)“中頻過載”提示信息，如有此信息說明輸入信號過大，此時(shí)將輸入衰減器設(shè)置變大，可解決故障。

1.2失鎖現(xiàn)象

此現(xiàn)象表現(xiàn)為信號頻率偏離設(shè)定位置，或看不到信號或攜帶明顯大幅度寄生信號。由于頻譜分析儀本振電路復(fù)雜，涉及到參考環(huán)板、頻率合成板、微波驅(qū)動(dòng)板、窄帶中頻板、YTO、本振倍頻放大組件、定向耦合器等電路及微波件。必須首先確認(rèn)是那個(gè)電路單元發(fā)生故障。

分析過程：頻譜分析儀的本振信號源從自由振蕩式發(fā)展到頻率合成式，因此首先分別輸入2GHz和6GHz信號，如果2GHz處失鎖6GHz處不失鎖，說明是第一本振正常第二本振失鎖；如果兩個(gè)頻點(diǎn)均失鎖可能為第一本振失鎖或第一、第二本振均失鎖。圖1為原理框圖。

圖1　本振部分原理框圖

（1）判斷是否為第一本振失鎖，按照“第一本振預(yù)置”檢查，如果不正常按照第一本振預(yù)置調(diào)試中的檢查步驟進(jìn)行，如果正常則進(jìn)行下一步。

（2）判斷是否為第二本振失鎖，按照“第二本振預(yù)置”檢查，如果不正常則按照第二本振預(yù)置調(diào)試中的檢查步驟進(jìn)行，如果正常則進(jìn)行下一步。

（3）判斷是否為300 MHz第三本振是否正常，如果這個(gè)本振失鎖，實(shí)際為100 MHz晶體振蕩器鎖定異常。此時(shí)測量外置的100 MHz，如果此時(shí)信號抖動(dòng)異常，可能就是100 MHz晶體振蕩器失鎖。

（4）判斷28.9 MHz第四本振是否正常，這個(gè)振蕩器為晶體振蕩器，如果失鎖可能偏離實(shí)際頻率點(diǎn)20kHz左右，要將頻譜分析儀的頻寬設(shè)置到足夠小，大約在100 kHz才能夠觀察到。

1.3幅度異常

頻譜分析儀實(shí)際上是一臺(tái)變頻的超外差接收機(jī)，變頻通路復(fù)雜，出現(xiàn)幅度異常后要按照一定的規(guī)律進(jìn)行判斷。

1.3.1高低波段均幅度異常的處理

按照整機(jī)原理框圖在2 dB開關(guān)衰減器、60 dB衰減器、射頻板平坦度補(bǔ)償板、窄帶中頻板、DSP處理板。快速判斷是微波前端還是中頻問題。斷開零波段中頻輸出到射頻板端口的電纜，在射頻板上輸入一個(gè)-43 dBm的信號，在軌跡上應(yīng)該顯示一條-20 dBm±3 dBm的直線，這時(shí)證明中頻電路正常。否則進(jìn)一步檢查中頻電路。斷開射頻板到窄帶中頻板的電纜。在窄帶中頻板上輸入一個(gè)頻率21.4 MHz，幅度為-30 dBm的信號，如果顯示為-20 dBm左右，那么窄帶中頻板及DSP板正常，進(jìn)入下一步驟。否則是窄帶中頻板及DSP板有錯(cuò)誤。將一個(gè)頻率7.5 MHz，幅度為-20 dBm的信號輸入到端口，如果此時(shí)幅度顯示為-20 dBm左右，說明DSP板正常。否則維修D(zhuǎn)SP板。中頻電路正常后，在前面板輸入一個(gè)300 MHz、-20 dBm的信號，設(shè)置頻譜分析儀中心頻率為300 MHz，頻寬為0 Hz。測量零波段中頻輸出到射頻板端口的信號，幅度應(yīng)該為-43 dBm±3 dBm，否則為微波變頻部分異常。斷開4 GHz低通濾波器輸出到0波段變頻器的連接電纜，測量此時(shí)4 GHz低通濾波器輸出幅度，信號為300 MHz，幅度應(yīng)該為-30 dBm±3 dBm，如果正常，說明是0波段混頻器及開關(guān)放大器中頻濾波器異常，按照頻譜儀提供的微波件指標(biāo)測量，即可判斷異常部件。4 GHz低通濾波器輸出幅度異常說明為衰減器組件異常。

1.3.2高波段幅度異常

零波段幅度正常的處理：根據(jù)整機(jī)原理框圖，零波段幅度正?？梢耘袛嗟玫街蓄l電路在射頻板平坦度補(bǔ)償之后電路正常。首先判斷1、2、3波段還是4、5波段幅度異常，還是都異常。都異常可能為本振電路異?；蛭⒉?qū)動(dòng)板的YTF驅(qū)動(dòng)異常。首先要測試本振電平，測量本振倍頻放大組件輸出端口中微波SYTX，按“系統(tǒng)”、“校準(zhǔn)”、“頻率診斷”菜單，記錄此時(shí)第一本振頻率，判斷如果本振功率正常，進(jìn)入下一步測試。否則，維修本振倍頻放大組件或微波驅(qū)動(dòng)板。1、2、3波段異常，可能為寬帶SYTX中的YTF驅(qū)動(dòng)電壓不合適。

2　儀器內(nèi)部參數(shù)調(diào)試

在儀器進(jìn)行維修保養(yǎng)時(shí)，如果更換了部分零部件，對應(yīng)可能要調(diào)整某些調(diào)試數(shù)據(jù)。表1為頻譜分析儀調(diào)試項(xiàng)目與各調(diào)整部件間的對應(yīng)關(guān)系。

表1　調(diào)試項(xiàng)目與各調(diào)整部件間對應(yīng)關(guān)系

表2為調(diào)試項(xiàng)目，每個(gè)調(diào)試項(xiàng)目都需要搭建專用測試平臺(tái)。

表2　調(diào)試項(xiàng)目

3　結(jié)束語

本文介紹了頻譜分析儀出現(xiàn)故障歸結(jié)為開機(jī)異常、失鎖現(xiàn)象、幅度異常幾種現(xiàn)象。筆者最大的體會(huì)就是維修人員首先要對儀器的基本工作原理、信號流程、電路工作原理、微波電路、元器件等方面有一定的了解，然后采用正確的方法來維修、積累并總結(jié)維修經(jīng)驗(yàn)才能避免走彎路，提高維修效率。

參考文獻(xiàn)：

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［5］Keysight N9000B CXA Signal Analyzer Service Guide ［Z］. 2012（5）：38-41

Maintenance of Spectrum Analyzer

TIAN Caiyun
（Hebei Construction Investment Railway Co.Ltd.，Shijiazhuang 050073）

Abstract:Failures of spectrum analyzer are difficult to analyze due to the lack of service related information .We classify failures into three types: failure of computer system, phase lock lost, amplitude anomaly according to operating principle. We analyze the causes of failures and give maintenance considerations and solutions. We also summarize the adjustment items to adjust data after replacing parts of spectrum analyzer. The above maintenance method can make maintenance work more faster and assure high quality.

Keywords:Spectrum analyzer；Computer system；Troubleshooting；Maintenance；Adjustment

中圖分類號：TM935.21

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-4507（2016）05-0039-04

收稿日期：2016-03-03

作者簡介：

田彩云（1970-），女，河北石家莊人，工程師，主要從事通信維修工作。