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

000.jpg


001.jpg


002.jpg


003.jpg

      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


004.jpg

    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。

005.jpg

    仪器前部带有一个保护罩,同时也是附件盒。

006.jpg

007.jpg

008.jpg

009.jpg

       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。

010.jpg

011.jpg

012.jpg

    后面板和各种连接器。

013.jpg

    底部。

014.jpg

    这里提醒底部是仪器的进风口。热风从后面板排出。

015.jpg

    外壳内侧似乎是制造商名称。

016.jpg

    拆去外壳后,整机顶部,控制用的板卡集中在这一层上。

017.jpg

  整机底部,大多数射频电路在这一层上。

018.jpg

  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。

019.jpg

  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。

020.jpg

  工艺扎实的铸铝壳体框架。

021.jpg

  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 2年0个月前 - 2022/10/05 09:49:16]

来自:仪器与装备 / 拆机鉴赏
13
 
1
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
西葫芦 作者
2年0个月前 修改于 2年0个月前 IP:山东
908943

2.2 射频控制(ZONE A)

021A.jpg

022.jpg

  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。

023.jpg

024.jpg

  这个类似肥皂的物体是YTO驱动恒流源的精密检流电阻。

025.jpg

  这块板子上的DAC用于给定中心频率调谐所需的电压。

026.jpg

027.jpg

  这块板子用于控制扫宽/SPAN。

028.jpg


027.jpg

029.jpg

030.jpg

  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。

032.jpg

031.jpg

033.jpg

034.jpg

035.jpg

036.jpg

  跨越屏蔽腔体的独特跳线。

037.jpg

  ZONE A的最后一块板子,1本振锁相控制板。

038.jpg

039.jpg





引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
西葫芦作者
2年0个月前 IP:山东
908944

2.3 数字处理(ZONE B)

039A.jpg

040.jpg

  存储器板,ROM和SRAM。

041.jpg

  GPIB板,其它的空位似乎是在更高版本的仪器上安装ROM的。

042.jpg

  处理器板,是6802 CPU。

043.jpg

  水平轴数字存储板。

044.jpg

045.jpg

  垂直轴数字存储板。

046.jpg

047.jpg

  这里有两个小问题。

048.jpg

049.jpg

  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。

050.jpg

051.jpg

  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)

052.jpg

  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。

053.jpg

  位于最后面是对数放大器和检波器板。

054.jpg

055.jpg

056.jpg

057.jpg


引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
西葫芦作者
2年0个月前 修改于 2年0个月前 IP:山东
908945

2.5 CRT驱动/扫描控制

058.jpg

  在CRT周围也有几块板子,大多与CRT驱动相关。

059.jpg

  CRT字符发生器板。

060.jpg

  CRT偏转放大器。

061.jpg

  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…

062.jpg

  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。

063.jpg

064.jpg

065.jpg

  CRT旁边还有两块板子,Z轴驱动和扫描控制。

066.jpg

  拆去金属罩可以从测试点上检查电源是否合格。

067.jpg

  Z轴驱动板,注意左上角的计时器。

068.jpg

  透过光可以看到内部凌乱的5层走线。

069.jpg

  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。

070.jpg

071.jpg

  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。

072.jpg

  扫描控制板。

073.jpg

  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。

引用
评论
1
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
西葫芦作者
2年0个月前 IP:山东
908946

2.6 RBW滤波器

074.jpg

  与分辨率带宽(RBW)有关的滤波器位于仪器后部两个铝盒内。

075.jpg

076.jpg

077.jpg

078.jpg

  10MHz晶体滤波器。

079.jpg

080.jpg

  另一面,看起来也差不多。

081.jpg

  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。

082.jpg

  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。

083.jpg

084.jpg

  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。


引用
评论
1
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
西葫芦作者
2年0个月前 IP:山东
908948

2.7 电源

085.jpg

  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。

086.jpg

087.jpg

088.jpg

  位于外壳上的多针连接器插座。

089.jpg

  电源模块组件。

090.jpg

091.jpg

092.jpg

  一个脆弱的多针连接器,拆装时务必谨慎。

093.jpg

094.jpg

  拆开电源组件,使用的是外置驱动的BUHLER风机。

095.jpg

  风机及其驱动板,是Tek自制的可调速驱动板。

096.jpg

097.jpg

  底壳内还有一些后面板信号线以及电源滤波器。

098.jpg

099.jpg

  电源开关,通过一根固定在仪器侧面的长杆通到前面板上。

100.jpg

101.jpg

102.jpg

  开关电源板。

103.jpg

104.jpg

  这些RIFA电容必须被立即更换!

105.jpg

  保险丝看起来曾经存在高热,但还是没有熔断。

106.jpg

107.jpg

  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。

108.jpg

  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。





引用
评论
1
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
西葫芦作者
2年0个月前 IP:山东
908949

2.8 前面板/CRT

109.jpg

110.jpg

  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。

111.jpg

  “这可能是个猫会喜欢的地方”。

112.jpg

113.jpg

114.jpg

  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。

115.jpg

116.jpg

117.jpg

  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。

118.jpg

119.jpg

120.jpg

  拆掉前面板PCB。

121.jpg

  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。

122.jpg

123.jpg

124.jpg

125.jpg

  前面板PCB是6层布线的。

126.jpg

  Tek自行设计的光电编码器,与HP相似,但不完全相同。

127.jpg

  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。

128.jpg

  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。

引用
评论
1
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
西葫芦作者
2年0个月前 IP:山东
908950

2.9 RF DECK

129.jpg

  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。

130.jpg

  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。

131.jpg

  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。

132.jpg

  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。

133.jpg

  1本振锁相部分的谐波混频器组件。

134.jpg

135.jpg

  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。

136.jpg

  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?

137.jpg

  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。

138.jpg

  频率合成的第二本振组件。


-完-



引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
虎哥
2年0个月前 修改于 2年0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。

引用
评论
2
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
西葫芦作者
2年0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。

DSC_7209.jpg

DSC_7229.jpg

DSC_7235.jpg

DSC_7236.jpg

DSC_7237.jpg



引用
评论
1
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
zkf0100007
2年0个月前 IP:湖南
908989

哈哈,多图杀猫

感谢楼主分享

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
gtf216
1年11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。

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
jkbty
1个月10天前 IP:上海
936675

这段时间对频谱仪和内部结构非常感兴趣,这个帖子满足了我的好奇心。

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
吴吉
16天21时前 IP:湖北
937672

开眼了,好多没见过的玩意儿,谢谢分享

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

所属专业
上级专业
同级专业
西葫芦
学者 机友 笔友
文章
8
回复
69
学术分
1
2012/10/06注册,7天7时前活动
暂无简介
主体类型:个人
所属领域:无
认证方式:手机号
IP归属地:未同步
文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
支持的图片格式:jpg, jpeg, png
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}