E4407B频谱仪原理及故障检修

E4407B频谱分析仪的工作原理与故障检修第六图书馆E4407B频谱分析仪是安捷伦公司推出的一款理想的中档性能便携式频谱分析工具,主要用以进行一般性射频和微波分析。频率范围为9kHz-26.5GHz,测量速度为每秒更新50次,总体幅值精确度为0.4dB,灵敏度为-167dBm,具有内部前置放大器,只要5min预热时间,就能保证测量精度。E4407B频谱分析仪是安捷伦公司推出的一款理想的中档性能便携式频谱分析工具,主要用以进行一般性射频和微波分析。频率范围为9kHz-26.5GHz,测量速度为每秒更新50次,总体幅值精确度为0.4dB,灵敏度为-167dBm,具有内部前置放大器,只要5min预热时间,就能保证测量精度。频谱分析仪 故障检修 工作原理 安捷伦公司前置放大器 分析工具 频率范围 测量速度国外电子测量技术刘辉中国电子科技集团公司第38研究所,合肥2300312007第六图书馆

www.6lib.com第六图书馆２００７年吕月　第己５卷第日期　

Ｅ４４０７Ｂ频谱分析仪的工作原理与故　刘　辉　（中国电子科技集团公司第３８研究所合肥２３００３１）　

Ｅ４４０７Ｂ频谱分析仪是安捷伦公司推出的一款理想的　中档性能便携式频谱分析工具，主要用以进行一般性射频　和微波分析。频率范围为９　ｋＨｚ￣２６．５　ＧＨｚ，测量速度为　每秒更新５Ｏ次，总体幅值精确度为０．４　ｄＢ，灵敏度为一　１６７　ｄＢｍ，具有内部前置放大器，只要５　ｍｉｎ预热时间，就　能保证测量精度。本文介绍了其基本工作原理和“ＬＯ　ＵＮＬＥＶＥＬ”故障的维修过程，对于仪器的使用和维修具　有一定的指导意义。　

ｌ频谱分析仪的基本工作原理　Ｅ４４０７Ｂ频谱分析仪整机简要原理方框图如图１　所示。　

图１￣４０７Ｂ频谱分析仪整机简要原理方框图　从图１可以看出，输入的射频信号经过程控衰减器　Ａ８Ａ５衰减后（一般仪器默认为１０　ｄＢｍ衰减），再送到　ＹＴＦＡ８Ａ６（电调滤波器，内含电子开关、滤波器、混频器、　倍频器）后，信号被分成两路，低端信号（９　ｋＨｚ～　２．９５　ＧＨｚ用黑粗线表示）经ＹＴＦ的电子开关切换后，送　到低通滤波器（Ｌ．Ｐ．Ｆ）Ａ８ＦＬ１（该滤波器的截止频率为　３．１　ＧＨｚ）。该滤波器的功能是使３．１　ＧＨｚ以下的信号通　过，而高于３．１　ＧＨｚ的信号被阻止。低端射频信号经低　通滤波器后再送到直流隔离器Ａ８Ａ３，该部件的功能主要　是隔离直流信号，起保护微波组件的作用。信号通过直流　隔离器后再送到本振单元Ａ８Ａ１Ａ２，此时输入的信号经与　本振信号混频后输出频率为３．９２１　４　ＧＨｚ的第一中频信　号（１　ｓｔ　ＩＦ），第一中频信号再送到第二变频器Ａ８Ａ２，此时　第一中频信号与输入到Ｊ４的６００　ＭＨｚ信号（２　ｎｄ　ＬＯ）经　过第二变频器里的低端混频器混频后输出一频率为　３２１．４　ＭＨｚ的第二中频信号。而高端信号（２．９５　ｋＨｚ～　２６．５　ＧＨｚ用虚线表示）流通过程为：本振单元Ａ８Ａ１Ａ２　的Ｊ５输出第一本振信号（１　ｓｔ　ＬＯ）送到本振放大器／中频　开关Ａ８Ａ４的Ｊ１；第一本振信号经本振放大器放大后，在　作者简介：刘辉（１９７７一），男，主要从事高频仪器的测试及维修。　Ｊ２输出放大的本振信号再送到ＹＴＦ；放大后的本振信号　到ＹＴＦ后，再与输入的高端射频信号经ＹＴＦ里的混频器　混频后得到一频率为３２１．４　ＭＨｚ的第一中频信号（１　ｓｔ　ＩＦ），此信号再输入到本振放大器Ａ８Ａ４的Ｊ５；再经Ａ８Ａ４　的中频开关切换后，送到Ｊ７输出送到第二变频器；经第二　变频器里的高端滤波器滤波后，经开关切换送到第二变频　器的Ｊ２输出。输入的高低端射频信号经过前级部件处理　后最后变成一频率为３２１．４　ＭＨｚ的中频信号，此信号然　后再送到参考／第三变频器再处理。处理后变成第三中频　信号，此信号又送到中频单元Ａ３处理，在该中频上，对信　号进行处理，使信号经不同带宽滤波器的选择再经过线　性及对数放大、检波、数字量化和显示。　

２维修过程　台Ｅ４４０７Ｂ频谱分析仪开机后，屏幕显示“ＬＯ　ＵＮ－　ＬＥＶＥＬ”，这表示本振不稳幅。再检查该仪器的其他功　能，用信号源给该仪器输入不同频率、不同的幅度的射频　信号，发现测试都正常。对于频谱分析仪这类故障，有可　能是设置问题或软件问题，故不要着急打开盖检修，要先　

http://www.6lib.com 第六图书馆www.6lib.com第六图书馆实践心得　检查面板按键的设置是否正常，然后利用频谱分析仪的自　检系统和校准系统来自检和校准，以此逐步解决故障。　先开机检查面板按键设置是否正常，检查发现仪器设　置都为正常。然后再进行校准，在进行校准测量之前，首　先将仪器开机后预热５　ｍｉｎ，使仪器满足工作温度条件，以　确保其符合技术指标。开机预热５　ｍｉｎ后，执行仪器的手　动校准功能，用一个Ｎ—ＢＮＣ转接头在仪器的前面板的　ＡＭＰＴＤ　ＲＥＦ　ＯＵＴ（幅度参考输出）与ＩＮＰＵＴ　５０　Ｑ（输　入５Ｏ　Ｑ）之间连接一条ＢＮＣ电缆。然后按“Ｓｙｓｔｅｍ（系　统）”键，再选择“Ａｌｉｇｎｍｅｎｔｓ（校准）”，再选择“Ａｌｉｇｎ　Ｎｏｗ　（现在校准）”，再选择“Ａｌｌ（全部）。”完成上述操作后，仪器　就开始校准了。仪器完成校准后，发现屏幕还是显示“ＬＯ　ＵＮＬＥＶＥＬ”，这说明仪器存在电路故障。　根据频谱仪的工作原理和故障现象，初步判断是射频　部分的本振部分出了故障，所以需要重点检查本振单元　Ａ８ＡＩＡ２和本振放大器／中频开关Ａ８Ａ４这两个部件。　将仪器盖打开后，开机再检查，发现屏幕出现“ＬＯ　ＵＮＬＥＶＥＬ”时，本振放大器／中频开关Ａ８Ａ４的“ｕＮ—　ＬＥＶＥＬ”红色指示灯也亮着，这表示电平不稳幅，电平幅　度偏小。针对此类故障，可以采取测量射频功率电平的方　法来判断是哪个部分出了故障，主要是测量第一本振输出　信号的功率电平。首先检查射频低端部分，用信号源给频　谱仪输入５Ｏ　ＭＨｚ／一２０　ｄＢｍ射频信号，然后将频谱仪的　“Ｃｅｎｔｅｒ　Ｆｒｅｑ”设置为５０　ＭＨｚ，再将“ＳＰＡＮ”设置为“Ｚｅｒｏ　Ｓｐａｎ”，将“ＡＭＰＩ　ＩＴＵＤＥ”设置为“Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ　Ａｕｔｏ　Ｍａｎ，０　ｄＢｍ”。然后按下“Ｓｙｓｔｅｍ”键，再选择“Ａｌｉｇｎ—　ｍｅｎｔｓ”，然后选择“Ａｕｔｏ　Ａｌｉｇｎ”，再选择“０｛｛”。将频谱仪　设置好后，用另一频谱仪测量本振单元Ａ８ＡＩＡ２的Ｊ５输　出口，发现测出的信号频率为３．９７１　４　ＧＨｚ，幅度大概在　２　ｄＢｍ左右如图２所示。　ＡＴＴＥＮ　１０　Ｂ　ＭＫＲ一２　００　ｄＢｍ　ＲＬ　０ｄＢｍ　１０　ｄＢ／　３　９７１４０ＧＨｚ　ｆ　。｜　１ｓｔＬＯ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｏｎｔ】　｜　｜　ｕｔｐｕｔ　ｏｆＡ３Ａ１Ａ２Ｊ５　ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ１　ｓｔＬＯ｜　｝　ｆｅｑｕｅｎｃｙ＝Ｉｓｔ　１　｜　｜．　ＬｏｗＢａｎｄ＋Ａｎａｙｚｅｒ　—　Ｃｅｎｔｅｒ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　｛。　（３９２１　４　ＭＨｚ￣５０　ＭＨｚ）　。　３９７１　４ＭＨｚ　ｉ　｝　Ｉ　上＾‘。＾　．…ｍＩ＿　ｌｕｌ＿，　●－Ｊ．Ｊ　＿　－Ｌ　ｎ哪目ｒ　啊ｆＩ　ｌＩｒ　丌１，ｒＩ　ｎ＂ｎ　ＣＥＮＴＥＲ　３　９７１４ＧＨｚ　ＳＦＡＮ　１０　ｏｏＭＨ　＊ＲＢＷ　３００ｋＨｚ　ＶＢＷ　３００　ｋＨｚ　ＳＷＰ　５Ｏ．０ｍｓ　图２测量结果　然后再检查高端部分，用信号源给频谱仪输入　７２—　２００７年日月　第己巨卷第日期—●●　４．９　ＧＨｚ／一ｉ０　ｄＢｍ的射频信号，然后将频谱仪的“Ｃｅｎｔｅｒ　Ｆｒｅｑ＂设置为４．９　ＧＨｚ，再将“ＳＰＡＮ”设置为“Ｚｅｒｏ　Ｓｐａｎ”，　将“ＡＭＰＬＩＴＵＤＥ”设置为“Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ　Ａｕｔｏ　Ｍａｎ，　０ｄＢｍ”。然后按下“Ｓｙｓｔｅｍ”键，再选择“Ａｌｉｇｎｍｅｎｔｓ”，然　后选择“Ａｕｔｏ　Ａｌｉｇｎ”，再选择“Ｏｆｆ＂。设置好后，再测本振　单元Ａ８ＡＩＡ２的Ｊ５输出口，发现测出的信号和第一次检　查低端时测出的信号基本一样，这说明第一本振信号（１　ｓｔ　ＬＯ）输出正常，本振单元Ａ８ＡＩＡ２正常，故障出在本振放　大器／中频开关Ａ８Ａ４。检查本振放大器／中频开关采用　外加信号的办法来检查，断开连接在Ａ８Ａ４的儿（ＬＯ　ＩＮ）　上的射频电缆，用信号源直接在Ａ８Ａ４的儿端输入不同　频率、幅度的射频信号，注意在加信号时，信号幅度不能太　大，一般在５　ｄＢｍ以下。通过检查发现，在Ａ８Ａ４的儿端　输入低端信号时，电平幅度达到４　ｄＢｍ时，屏幕上“ＬＯ　ＵＮＬＥＶＥＬ”消失，而当输入５　ＧＨｚ信号时，幅度在１　ｄＢｍ　左右，“ＬＯ　ＵＮＬＥＶＥＬ”现象消失，而当输入的信号频率如　果在４．９４５　ＧＨｚ范围，幅度在４　ｄＢｍ时，频谱仪的中心　频率不管是设置在高端，还是低端，如“Ｃｅｎｔｅｒ　Ｆｒｅｑ”设置　为１　ＧＨｚ或者设置为１Ｏ　ＧＨｚ，此时“ＬＯ　ＵＮＬＥＶＥＬ”提　示消失，本振放大器的“ＵＮＬＥＶＥＬ”指示灯也不亮。通过　上述检查，说明在给本振放大器Ａ８Ａ４输入大幅度的射频　信号时，ＬＯ能稳幅，而输入小幅度信号时，ＬＯ不能稳幅，　这说明本振放大器的电路存在开路故障。将本振放大器／　中频开关从仪器上取下，打开屏蔽盖，重点检查“ＬＯ　ＩＮ　Ｍ２”部分，如图３所示。通过检查发现ＣＲ２已开路（正反　向电阻无穷大），该二极管为微波混频二极管。由于输入　的本振信号的频率不高，故用一国产混频二极管代替，代　替的混频二极管型号为ＷＨ３３３Ｓ。将该管换上后，把本振　放大器重新装上，连接好所有射频电缆，开机检查发现，屏　幕上的原“ＬＯ　ＵＮＬＥＶＥＬ”提示不再重现，故障排除。然　后开机工作４　ｈ烤机，不再出现“ＬＯ　ＵＮＬＥＶＥＬ”提示，表　明故障彻底排除。　

图３本振效大器／中频开关　http://www.6lib.com 第六图书馆www.6lib.com第六图书馆