国产谐波雷达(非线性结点探测器)TZD95C的拆解参观
虎哥 2022-1-14无线电

在另一篇文章中(https://www.kechuang.org/t/83202),我已经介绍过半导体探测器(谐波雷达)的原理。上次也放了一张拆解该领域领军企业产品的图,不过由于那是有关神秘部门的现役设备,就不方便仔细报导了。

前不久@苦丁茶 大神说搞到了国产退役谐波雷达,寄给我拆,让我十分兴奋,因为作为退役设备,也就不妨详细的展示给大家看,顺便作为那个年代国产仪表的一段历史记录。

这台设备是2010年左右生产的。与前文介绍的原理稍有不同,它有两个信号源,探测二阶互调和三阶互调。这种方式可以稍微降低对信号源输出谐波的要求。

这是设备的全貌,整体上由主机、天线和支撑天线的伸缩手柄组成。从这张图来看,这台探测器并不能发现KC908B(基本不起表)。

20220113_145538.jpg

天线上有4个接口,连接4根射频电缆。射频电缆从手柄中空的部分穿出,套在橡皮管中。

20220113_192645.jpg

天线包裹在一个帆布袋中,拆掉帆布袋,可见一张很厚的介质材料,应当是某种高频PCB。

20220113_192743.jpg

这是天线的正面。大的方块是发射天线,小的方块是接收天线(频率高)。

20220113_192706.jpg

首先我们要搞清楚设备的工作频率。因此把一台KC908B放在天线前方。

20220113_145414.jpg

看来它的工作频率分别是800.35MHz和898.8MHz。发射机几乎没有可以察觉的谐波(互调)输出。(右侧的一个小峰是KC908B的剩余响应)

20220113_145823.jpg

把发射信号展宽观察。临近主峰的小峰应该是KC908B的镜像响应,并不真实存在。从频谱看,该设备输出的是连续波,没有调制。晚近的设备已经逐渐采用FMCW或扫频脉冲以测定目标距离和排除自身干扰。

20220113_144912.jpg

从图上看,仅仅是用天线靠近,就收到了高达+10dBm的功率,说明发射机的发射功率很大。我们来测一下究竟有多大。

20220113_151814.jpg

吓人,在没有扣除电缆损耗的情况下,居然超过了1W。

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另一个发射端口的功率略小,也有0.8W。

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接下来测试接收机的灵敏度。这里先测试二阶互调接收机,频率是800.35+898.79=1699.14MHz。经微调信号源频率寻找,在1699.15MHz灵敏度与1699.14相同。在最高灵敏度、-121dBm的信号下,不起表。

20220114_004807.jpg

加大信号强度,使之起表2格,此时幅度是-113dBm。

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起表3格,-110dBm

20220114_004843.jpg

刚好点亮最后一格,信号强度-104dBm。可见显示动态范围设计得非常小,如果需要指示更强的信号,需要调整灵敏度。

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把灵敏度调至最低,起表1格,对应的信号强度是-79dBm。

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满格,-68dBm。我不知道为啥要把显示范围设计得如此小,只有11dB,这就需要经常调整灵敏度,会对使用造成很大麻烦。

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接下来看三阶互调。该设备探测2F1+F2的互调产物,即2×800.35+898.79=2499.49MHz。频率不尽准确,但我已经微调过信号源,发现的确2499.5MHz灵敏度最高。三阶互调起表一个点,对应的幅度是-114dBm。

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满格,对应幅度是-100dBm。

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将灵敏度调至最低。一个点的幅度是-75dBm。

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满格的幅度是-62dBm。需要说明的是,可能由于频率临近WIFI和手机频段,接上天线的话,三阶互调的指示会有脉冲跳动。

20220114_005853.jpg

接下来就开始拆。拆下电池盖。

20220114_010538.jpg

正面可见4个同轴接口。

20220114_010610.jpg

拆下上盖。

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电源线路的细节

20220114_010845.jpg

电池长这样,应该是8节镍氢电池。

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拆掉下盖。

20220114_011154.jpg

外壳只剩下前后面板。

20220114_011250.jpg

可见接口后面直接就是腔体/螺旋滤波器,怎一个贵字了得。

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接收也使用了腔体/螺旋预选器。

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内部接口

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电源部分,该机充电口是DB9,直通电池。

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主控板。

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有人肯定好奇屏蔽下面是什么,我不知道,可能是二中频电路吧,因为它用了一支具有两个通道的收音机芯片。那个晶体是10.7MHz的,可能是本振。

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让人惊讶的是,居然使用了两支3DG6C。我最后一次使用国产型号的三极管,应该是上初中的时候,那是1997年……

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分离前面板。可见前面板是直接装在射频屏蔽上的。

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其它东西都有插头直接拔掉,唯独电源开关是直接焊的两根线。

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拆除之后。为了遮住金属,射频接头下面垫了一些白色PVC片。

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拆掉后面板

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为了避免装不回去,先给线序拍张照。各位能猜到这些同轴线是干嘛的吗?

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主控板的背面

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主控板正面

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CPU

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射频部分。这些同轴线……有一大半是电源线。

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穿心电容馈入。有着那个时代院所产品特有的风格。

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机械干涉,只有先拆掉螺柱才能拆掉射频接头。内部射频普遍采用半刚线,说起来也是相当的奢华。

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拆下了一组滤波器

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我们来看一下这些滤波器的性能。

20220114_014825.jpg

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展开看看

20220114_015313.jpg

性能那是相当的好

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拆下另一组滤波器

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这是1.7G的带通,性能看起来也很好

20220114_021149.jpg

这是2.5G的带通

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拆另一面的一个屏蔽盒。机械干涉,需要一点暴力。

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这是什么呢,看起来是一个时钟发生器,用7404来震荡,然后LC滤波。

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最后,拆开射频部分。

这是一台发射机,竟然使用了800MHz对讲机功放模块。

20220114_022145.jpg

使用了经典的MC145162锁相环,而振荡器看起来是定制VCO。

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20220114_022220.jpg

对应的背面是800MHz发射机输出接口,通过输出滤波器之后到面板。

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第二个腔里面大同小异,就是频率稍有不同。

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第三个腔里面看起来是接收前端。

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拍花了,见谅。

20220114_022747.jpg

它也使用了某种定制振荡器(左上角环形排列的四个焊点),由于板子是直接焊在背面的各种接口上的,拆起来太麻烦,就不拆了。

20220114_022800.jpg

最后来一张全图。

20220114_022938.jpg

这个设备的设计总体而言让人惊讶,而且国产化程度高,不怕封锁。其他评论一时想不到,就这样吧。

[剧终]

[修改于 9 天前 - 2022-01-14 05:13:54]

来自:电子信息 / 无线电
9
5
GiroPetrenko
8天20时前
1楼

这个机内的电缆皮太有“内味”了。从60-70年代的辐射探测器,到721分光光度计,都是这种油乎乎的电缆皮。

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三水合番
8天18时前
2楼

它天线的相位中心也没对齐在一条线上啊…

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廷佐
8天13时前 修改于 8天13时前
3楼

2010年,单纯讨论工艺,跟俄罗斯和漂亮国的同类产品有不小差距。

这台机器集成度低,国产化是大亮点,貌似没有做线性调制,Cordic之类。另外激励功率太大的话,容易在检测爆炸物的时候触发起爆。


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苦丁茶
8天12时前
4楼

电路设计看起来挺古老的,据说还有TZD95不带C的型号。这系列极有可能是1995年定型的,一直没有太大改进

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yuhang
8天12时前
5楼

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这个编码,QN就是这个研制单位的代号,我以前单位是F开头,看来是成立的比较晚

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RodTech
8天11时前
6楼

感觉比较正向设计,

二次和三次谐波据说可以区分是金属生锈互相接触还是真的二极管,比如一串钥匙在天线前摇晃

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虎哥作者
8天8时前 修改于 8天7时前
7楼

终于想好该怎么评论了,这个设计方面其实挺好,用北方的话说,主要问题是不够“讲究”,通俗的讲就是大学生课程作业直接当商品出售。你说他能不能实现功能,当然也能实现,所有核心技术没问题,但就是哪哪儿都觉得不爽。当然在许多人看来讲究不能当饭吃,没饭吃的时候就不要讲究了,特别是90年代的条件跟现在不能比,所以也可以理解。

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量子隧道
7天14时前
8楼

3DG6是为了提高国产化率数据值吧?😂

这个从原理和电路设计方面来说其实不错。可能工程设计欠缺了点。不过如果换做著名大厂,第一次设计出来的机器恐怕也就这样,甚至还可能不如这个。需要反复迭代几次才能让人观看起来赏心悦目,拆解起来得心应手。


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fddzlj
2天13时前
9楼

二次谐波一般为PN节激发,比如二极管、U盘、录音笔、身份证等等;三次谐波一般是金属氧化物激发的,钥匙串就有表面氧化,三次谐波还可以用来找矿,金属矿有一部分就是以氧化物形式存在的

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