Tektronix 496P频谱分析仪拆解
西葫芦2022/10/04原创 拆机鉴赏 IP:山东
关键词
频谱分析仪拆解
Tektronix496PSPECTRUM ANALYZERTEARDOWN

I. 简介

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      众所周知,在过去的几十年时间里Tektronix一直是一家领先的示波器制造商,然而Tek也有悠久的射频仪器,尤其是频谱仪的生产历史,在曾经一段时间内可以与HP相抗衡(很遗憾,现在Tek已不再生产频谱仪)。

Tek 49x系列始于1966年发布的491型频谱仪,这是一种频率可达12.4GHz的全模拟频谱仪。随后Tek在1970年代初期开始设计了一系列用于7000系列模块化示波器的频谱仪插件,比如1971年发布的7L12,从这时开始频谱仪插件开始引入了微处理器程控设计,比如可以从CRT上读出参考电平,RBW,SPAN等设定参数。从1978年发布的7L18插件额外具备了数字存储功能以消除扫描时的显示闪烁(也不再需要存储管示波器主机了)。7L18的设计基本上奠定了其后的49x系列的基本架构,许多部件非常相似或完全相同。

1980年,Tek将数字控制技术带回到独立型频谱分析仪中(不再是示波器插件),于是推出了频率可达21GHz的492型,继续延伸49x系列的道路,这包括492-497便携式系列,此外还有把49x的机芯装进标准19英寸机架外壳中的275x台式系列。新的49x系列仍旧是模拟扫描的频谱仪,但所有控制信号均由微处理器产生,稍后推出的型号也具备锁相精度更高的本振和Marker读出等功能,更接近现代的频谱仪。

值得一提的是,HP在1978年便推出了革命性的HP 8568A频谱仪,这是第一次在频谱仪上实现了数字Marker功能以及全频率范围内极高的程控调谐分辨率,优秀的动态范围和低相位噪声水平,8568A是现代频谱仪的起点,但在当时Tek是HP唯一强力竞争对手,于是其在随后的20多年时间里展开了激烈的、富有创造力的技术竞争。

本次拆解的496P于1982年上市,频率范围1KHz-1.8GHz,P后缀代表它是Programmable/可程控的的,或者说带有GPIB接口。496是整个49x系列中频率最低的一款。

496P的一些主要技术特征如下:

频率范围:1KHz … 1.8GHz

SPAN:0,50Hz … 100MHz,MAX

RBW:30Hz … 1MHz(30,100,1K,10K,300K,1M)

动态范围:80db

垂直单位:对数显示10db或1db步进,线性显示

基本结构:超外差三次变频,一中频2.072GHz,二中频110MHz,三中频10MHz


II. 拆解

   2.1 外观/整体


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    496P是便携式频谱分析仪,因此宽度比台式/机柜式安装的要窄一些,净重20kg左右。

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    仪器前部带有一个保护罩,同时也是附件盒。

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       前面板是Tek频谱仪独特的风格设计,Tek希望用户像使用示波器一样简便的使用频谱仪,因此仍然带有一些示波器的操作风格,比如双层旋钮便捷的调整衰减与参考电平,SPAN与RBW,但没有提供键盘输入。

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    后面板和各种连接器。

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    底部。

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    这里提醒底部是仪器的进风口。热风从后面板排出。

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    外壳内侧似乎是制造商名称。

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    拆去外壳后,整机顶部,控制用的板卡集中在这一层上。

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  整机底部,大多数射频电路在这一层上。

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  所有板卡都通顶部两颗长螺栓锁固到背板上,并通过一颗螺栓与侧面的框架固定。

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  射频背板与更高频率的型号相互兼容,因此有很多组件没有安装,看起来比较空荡。

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  工艺扎实的铸铝壳体框架。

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  于板卡众多,为了方便描述,这里按主要功能将其分为三个区。







[修改于 1年2个月前 - 2022/10/05 09:49:16]

来自:仪器与装备 / 拆机鉴赏
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~~空空如也
西葫芦 作者
1年2个月前 修改于 1年2个月前 IP:山东
908943

2.2 射频控制(ZONE A)

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  从前面板方向开始,ZONE A的第一块板子是YTO振荡器(1本振)驱动板。

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  这个类似肥皂的物体是YTO驱动恒流源的精密检流电阻。

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  这块板子上的DAC用于给定中心频率调谐所需的电压。

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  这块板子用于控制扫宽/SPAN。

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  继续向后是一个屏蔽严密的组件。与1本振锁相系统有关,其中是频率合成器,环路滤波器等部分。

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  跨越屏蔽腔体的独特跳线。

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  ZONE A的最后一块板子,1本振锁相控制板。

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西葫芦作者
1年2个月前 IP:山东
908944

2.3 数字处理(ZONE B)

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  存储器板,ROM和SRAM。

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  GPIB板,其它的空位似乎是在更高版本的仪器上安装ROM的。

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  处理器板,是6802 CPU。

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  水平轴数字存储板。

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  垂直轴数字存储板。

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  这里有两个小问题。

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  从侧面的叠层标记可以看出这块并不复杂的板子有8层布线。

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  可以看出走线仍旧是手工绘制的,密度非常低,此外插件孔的焊盘过大而不能穿过走线,因此Tek选择增加层数来布通,十分豪横。


2.4 检波器和视频处理(ZONE C)

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  ZONE C的第一块板子实际上位于板卡笼的最前端,但它与最后一块板子密切相关,这块板子处理检波后的电压,在频谱分析仪里专门称为“视频信号”。这块板子上包括VBW滤波器和扫描线起止消隐控制等功能。

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  位于最后面是对数放大器和检波器板。

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西葫芦作者
1年2个月前 修改于 1年2个月前 IP:山东
908945

2.5 CRT驱动/扫描控制

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  在CRT周围也有几块板子,大多与CRT驱动相关。

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  CRT字符发生器板。

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  CRT偏转放大器。

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  因为卡槽高度不够,晶体管的散热片被掰弯,看起来非常容易出事…

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  CRT电源/高压。496P使用的CRT加速电压很低,管壳上没有阳极帽,所有电压都通过这块板子顶部的排线去CRT。

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  CRT旁边还有两块板子,Z轴驱动和扫描控制。

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  拆去金属罩可以从测试点上检查电源是否合格。

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  Z轴驱动板,注意左上角的计时器。

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  透过光可以看到内部凌乱的5层走线。

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  一种比较少见的硫酸铜电解液计时器,用于记录仪器的工作小时数。

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  计时器内部填充硫酸铜电解液,总共5000小时,刻度下的细玻璃管曾经应该镀满了铜,在电流的作用下铜逐渐被溶解,缩短,目前只能在最后一格的位置看到残余的铜。绝大多数这类计时器都采用水银介质,反过来安装可以慢慢倒回起点,这种看起来不行。

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  扫描控制板。

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  透过光可以看到这块并不复杂的板子也是令人咂舌的8层布线。

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西葫芦作者
1年2个月前 IP:山东
908946

2.6 RBW滤波器

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  与分辨率带宽(RBW)有关的滤波器位于仪器后部两个铝盒内。

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  10MHz晶体滤波器。

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  另一面,看起来也差不多。

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  另外还有一个独立的30Hz带宽的滤波器装在外面,这个滤波器是恒温的,因此有一根加热供电线,外壳是电源负极。

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  现在所有插槽中的板卡都已介绍过了,在拆空的背板上还有一处值得注意的地方。

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  先前在ZONE B当中提到的GPIB板,在底部和侧面均有连接器,因此侧面的金手指连接器插座是解锁(分开触点)后从侧面垂直插入的。


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西葫芦作者
1年2个月前 IP:山东
908948

2.7 电源

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  电源通过金手指插座以及左侧的两个线束与机身连接,拆除线束时需要特别小心。

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  位于外壳上的多针连接器插座。

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  电源模块组件。

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  一个脆弱的多针连接器,拆装时务必谨慎。

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  拆开电源组件,使用的是外置驱动的BUHLER风机。

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  风机及其驱动板,是Tek自制的可调速驱动板。

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  底壳内还有一些后面板信号线以及电源滤波器。

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  电源开关,通过一根固定在仪器侧面的长杆通到前面板上。

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  开关电源板。

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  这些RIFA电容必须被立即更换!

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  保险丝看起来曾经存在高热,但还是没有熔断。

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  其中一个开关管的基极是用屏蔽线从板子另一端引过来的,令人害怕。

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  板子背面,功率晶体管通过导热桥把热量传递到铝制后壳上。





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西葫芦作者
1年2个月前 IP:山东
908949

2.8 前面板/CRT

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  前面板也比较容易拆卸,需要断开CRT相关的线缆和一些射频线。

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  “这可能是个猫会喜欢的地方”。

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  放松CRT后面四个蓝色塑料压块,并拆除前面的铝框即可抽出CRT和屏蔽罩。

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  Tek独有的陶瓷管壳CRT,前部使用陶瓷材料相比玻璃具有更轻的重量和更好的机械强度,后部电子枪组件仍是玻璃的。

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  拆掉前面板PCB。

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  所有伸出面板的电位器孔均有簧片使得电位器轴良好接地。

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  前面板PCB是6层布线的。

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  Tek自行设计的光电编码器,与HP相似,但不完全相同。

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  灯泡在编码器侧面,方便在烧断以后重新更换,灯泡通过导光板传递光线。

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  比起HP的编码器,Tek的设计旋转分辨率低得多,但基本原理却完全相同。

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西葫芦作者
1年2个月前 IP:山东
908950

2.9 RF DECK

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  绝大多数射频器件都装在底部,相比HP的频谱仪结构,这里看起来更像一个射频实验台,但检查信号路径的时候十分容易。

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  向前面板方向,主要是衰减器,第一混频器,输入阻抗切换开关等。

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  衰减器组件,衰减器旁边的是第一混频器和混频器的耦合器。

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  输入阻抗切换开关,前面板上还有一个75 Ohm BNC输入,插座内应该集成了阻抗转换。

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  1本振锁相部分的谐波混频器组件。

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  这块区域则比较复杂,包括了第二中频放大器,第二中频滤波器,YTO振荡器,100MHz频率基准/第三中频混频器等组件。

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  YTO振荡器附近贴着一个有联系电话的保修标签,这个仪器到底被修过多少次呢?

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  外表镀银已经氧化发黑的第一中频腔体滤波器/第二中频混频器组件。

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  频率合成的第二本振组件。


-完-



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虎哥
1年2个月前 修改于 1年2个月前 IP:四川
908965

头一回看到奇数层的PCB,就此问题我还问过板厂,能不能做3层板。答复是当然可以,其中一层不布线就行,价格按4层算。问为什么,因为现在的PCB板芯都是双面镀铜的,用PP片粘接,只能是偶数的。

现在回看那个年代,有一点科幻的感觉。以当时的工艺水平,这么复杂的东西,品质管控得要上天才行。当时也只有一些原始的EDA工具,能把这些电路理清楚,得绝顶聪明。

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西葫芦作者
1年2个月前 IP:山东
908966

据说Tek这一代的频谱仪名声是不太好,可靠性低,任何方面都不能与HP 856x相比。

曾经咸鱼买过一个语音报数的爆款小万用表,记得带转换开关那块板子就是三层的,比较别致。

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zkf0100007
1年2个月前 IP:湖南
908989

哈哈,多图杀猫

感谢楼主分享

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gtf216
1年0个月前 IP:山东
910290

拆解的太细致了,非常好。了解了80年代老美的科技水平,确实不一般。那个时候我们还处在生产队阶段,温饱刚解决。能看到的电子产品也就是个收音机、黑白电视机、电子表。

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