频谱仪的故障维修

田彩云

（河北建投铁路有限公司，河北石家庄050073）



频谱仪的故障维修

田彩云

（河北建投铁路有限公司，河北石家庄050073）

摘要：针对频谱分析仪在维修中资料匮乏，故障难以分析，提出依据工作原理分为计算机系统故障、失锁现象、幅度异常等三类故障。结合工作原理分析故障形成原因并提出维修思路及解决方案,同时总结出频谱分析仪维修中更换零部件后对相应的调试数据进行调整的项目。通过上述维修方法的总结可提高维修速度并保证维修质量。

关键词：频谱分析仪；计算机系统；故障诊断；维修；调试

频谱分析仪在频域对信号分析的优势明显，是微波测量必不可少的仪器之一，能对信号的谐波分量、寄生、交调、噪声边带等进行很直观的测量和分析，广泛应用微波通信网络、雷达、电子对抗、空间技术、频率管理、EMC等领域。频谱分析仪其功能繁多、操作复杂、价格昂贵，服务商只提供板级维修以致费用居高不下，可供参考的维修资料少，难已保证维修进度。快速地解决故障应熟悉频谱分析仪的工作原理，通过分析故障现象、积累并总结维修经验。

1　故障诊断与排除

频谱分析仪在使用过程中常出现故障可归结为三类：（1）计算机控制系统故障，包括操作系统、测量软件、显示异常、按键失灵等导致的无法开机现象；（2）失锁现象，信号频率偏离设定值或携带明显大幅度寄生信号；（3）幅度异常，信号幅度值与设定值偏差大，甚至无信号。

1.1计算机系统故障的原因及维修处理

随着计算机技术的发展和普及，新型测量仪器以计算机软硬件为核心，其系统性能明显提高，但计算机系统故障也随之出现，使故障现象复杂多样。该类故障可以细分为：开机黑屏、BIOS检测宕机、Windows或其他操作系统启动异常、显示屏轨迹颜色异常、显示偏离屏幕中央等几种现象。

1.1.1黑屏现象。

表现为屏幕不亮，可由电源、BIOS参数设置等原因引起，故障排除由简及繁。

首先排除供电因素，检查电源是否符合频谱分析仪工作要求，保证电源的可靠接地，“浮地”或接地不良可致仪器损坏。确定后面板电源保险管和开关是否处于导通状态，保险丝损坏时需排除故障后再更换符合IEC认证的同规格产品。再根据前面板电源指示灯和风扇运转情况进行判断，若指示灯是由黄变绿且风扇不转，则为频谱分析仪电源故障；若电源指示灯在待机和启动状态交替闪烁，则仪器内部出现负载异常。

排除上述故障后若仍为黑屏，可在仪器后面板VGA接口上，外接一台显示设备并打开其电源，待30 s后若外接显示设备出现提示信息，则说明BIOS配置参数被更改或频谱分析仪显示系统损坏。关机后连接PS/2接口的标准键盘，开机后长按“F2”键直至进入BIOS设置界面，选择Exit选项卡中“Load Setup Defaults”选项，调用BIOS中对显示控制的出厂默认设置，保存退出后解决问题则说明BIOS数据被修改过。若接入显示设备后仍然无显示，则排除显示系统故障。

1.1.2系统启动异常

频谱分析仪上电后屏幕显示一直处于厂家商标信息的画面，则为BIOS检测宕机。检修过程首先排除接入键盘或暂停BIOS检测，开机按“F2”直至进入BIOS设置界面，选择Exit选项卡中Load Setup Defaults选项，调用BIOS中的出厂配置，选择保存并重启后，若故障解决，则说明BIOS选项被更改。

若Windows启动过程中出现蓝屏、自动重启动等故障现象，参照计算机的常规检修步骤进行检修。重新启动频谱分析仪，若能够进入工作状态且该异常现象以后不再频繁出现，则为Windows偶然性启动异常，仪器可正常使用。首先将调用BIOS中的出厂默认配置，防止BIOS选项被误操作或数据丢失。通过以上两步仍不能排除，则需在操作系统选单中对操作系统进行恢复，但操作可能导致用户的测量数据丢失，应认真阅读用户手册中有关系统恢复的说明，要做好系统的备份工作，在备份硬盘上进行系统恢复，防止误操作带来不可估量的数据损失。

Windows启动异常另一种原因是硬盘的损坏、病毒或系统提示找不到系统所在硬盘。硬盘的损坏分为物理损坏和逻辑损坏两种，其中物理损坏包括控制电路板、盘头组件、接口附件的损坏；逻辑损坏包括引导区损坏、逻辑坏道等。对于有逻辑坏区的硬盘可克隆至新硬盘进行数据恢复。控制电路板、接口附件的更换需在同型号同批次间进行，盘头组件损坏的硬盘维修成功率低，应对备份硬盘进行相应数据恢复操作。

1.1.3显示异常

主程序运行后无轨迹或轨迹不刷新或刷新不正常。首先打开频标，如果有频标读数变化可能是因为由于设置原因，如轨迹显示格式为线性状态或者参考电平过高等原因导致轨迹在屏幕下方，从而看不到轨迹。如果频标读数一直不动且错误列表中有DSP程序下载错误提示，则是因为DSP设备故障。如断电维持1 min，重新开机不能解决问题，请联系厂家进行维修。如果没有下载错误提示，可能是轨迹回传错误，请联系厂家进行维修DSP处理板。轨迹不刷新或刷新不正常，看触发设置是否是自由触发模式，扫描模式是否是连续模式，是否设置轨迹为“显示轨迹”。

FFT模式（快速傅立叶变换模式）下输入一个稳定的单频信号，而频谱分析仪轨迹在跳动。判断此时屏幕格线区右上角是否出现“中频过载”提示信息，如有此信息说明输入信号过大，此时将输入衰减器设置变大，可解决故障。

1.2失锁现象

此现象表现为信号频率偏离设定位置，或看不到信号或携带明显大幅度寄生信号。由于频谱分析仪本振电路复杂，涉及到参考环板、频率合成板、微波驱动板、窄带中频板、YTO、本振倍频放大组件、定向耦合器等电路及微波件。必须首先确认是那个电路单元发生故障。

分析过程：频谱分析仪的本振信号源从自由振荡式发展到频率合成式，因此首先分别输入2GHz和6GHz信号，如果2GHz处失锁6GHz处不失锁，说明是第一本振正常第二本振失锁；如果两个频点均失锁可能为第一本振失锁或第一、第二本振均失锁。图1为原理框图。

图1　本振部分原理框图

（1）判断是否为第一本振失锁，按照“第一本振预置”检查，如果不正常按照第一本振预置调试中的检查步骤进行，如果正常则进行下一步。

（2）判断是否为第二本振失锁，按照“第二本振预置”检查，如果不正常则按照第二本振预置调试中的检查步骤进行，如果正常则进行下一步。

（3）判断是否为300 MHz第三本振是否正常，如果这个本振失锁，实际为100 MHz晶体振荡器锁定异常。此时测量外置的100 MHz，如果此时信号抖动异常，可能就是100 MHz晶体振荡器失锁。

（4）判断28.9 MHz第四本振是否正常，这个振荡器为晶体振荡器，如果失锁可能偏离实际频率点20kHz左右，要将频谱分析仪的频宽设置到足够小，大约在100 kHz才能够观察到。

1.3幅度异常

频谱分析仪实际上是一台变频的超外差接收机，变频通路复杂，出现幅度异常后要按照一定的规律进行判断。

1.3.1高低波段均幅度异常的处理

按照整机原理框图在2 dB开关衰减器、60 dB衰减器、射频板平坦度补偿板、窄带中频板、DSP处理板。快速判断是微波前端还是中频问题。断开零波段中频输出到射频板端口的电缆，在射频板上输入一个-43 dBm的信号，在轨迹上应该显示一条-20 dBm±3 dBm的直线，这时证明中频电路正常。否则进一步检查中频电路。断开射频板到窄带中频板的电缆。在窄带中频板上输入一个频率21.4 MHz，幅度为-30 dBm的信号，如果显示为-20 dBm左右，那么窄带中频板及DSP板正常，进入下一步骤。否则是窄带中频板及DSP板有错误。将一个频率7.5 MHz，幅度为-20 dBm的信号输入到端口，如果此时幅度显示为-20 dBm左右，说明DSP板正常。否则维修DSP板。中频电路正常后，在前面板输入一个300 MHz、-20 dBm的信号，设置频谱分析仪中心频率为300 MHz，频宽为0 Hz。测量零波段中频输出到射频板端口的信号，幅度应该为-43 dBm±3 dBm，否则为微波变频部分异常。断开4 GHz低通滤波器输出到0波段变频器的连接电缆，测量此时4 GHz低通滤波器输出幅度，信号为300 MHz，幅度应该为-30 dBm±3 dBm，如果正常，说明是0波段混频器及开关放大器中频滤波器异常，按照频谱仪提供的微波件指标测量，即可判断异常部件。4 GHz低通滤波器输出幅度异常说明为衰减器组件异常。

1.3.2高波段幅度异常

零波段幅度正常的处理：根据整机原理框图，零波段幅度正常可以判断得到中频电路在射频板平坦度补偿之后电路正常。首先判断1、2、3波段还是4、5波段幅度异常，还是都异常。都异常可能为本振电路异常或微波驱动板的YTF驱动异常。首先要测试本振电平，测量本振倍频放大组件输出端口中微波SYTX，按“系统”、“校准”、“频率诊断”菜单，记录此时第一本振频率，判断如果本振功率正常，进入下一步测试。否则，维修本振倍频放大组件或微波驱动板。1、2、3波段异常，可能为宽带SYTX中的YTF驱动电压不合适。

2　仪器内部参数调试

在仪器进行维修保养时，如果更换了部分零部件，对应可能要调整某些调试数据。表1为频谱分析仪调试项目与各调整部件间的对应关系。

表1　调试项目与各调整部件间对应关系

表2为调试项目，每个调试项目都需要搭建专用测试平台。

表2　调试项目

3　结束语

本文介绍了频谱分析仪出现故障归结为开机异常、失锁现象、幅度异常几种现象。笔者最大的体会就是维修人员首先要对仪器的基本工作原理、信号流程、电路工作原理、微波电路、元器件等方面有一定的了解，然后采用正确的方法来维修、积累并总结维修经验才能避免走弯路，提高维修效率。

参考文献：

［1］李长海，吴申贤.现代通信测量仪器［M］. 2005，（5）：61-63.

［2］Agilent E4440A Series Spectrum Analyzer User's Guide ［Z］. 2008（6）：46-50

［3］Agilent E4440A Series Spectrum Analyzer Service Guide ［Z］. 2008（6）：32-35

［4］Keysight N9000B CXA Signal Analyzer User's Guide ［Z］. 2012（5）：23-26

［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

中图分类号：TM935.21

文献标识码：B

文章编号：1004-4507（2016）05-0039-04

收稿日期：2016-03-03

作者简介：

田彩云（1970-），女，河北石家庄人，工程师，主要从事通信维修工作。