微波矢量網絡分析儀主要由合成掃源(激勵源)、測試裝置(信號分離部分)、接收部分、微處理器四大部分組成,原理框圖如圖1所示。其基本工作原理是:先將激勵源的信號分成二路,一路作為參考信號R,另一路經過衰減送入測試端口作為被測網絡的激勵源,并通過定向耦合器取出,經過被測網絡的反射信號A和傳輸信號B后作為測試信號,再用采樣變頻法將該兩路微波信號中所包含的幅度和相位信息線性地轉移到中頻或低頻上,進行幅度和相位關系的測量,變頻還有利于在很寬頻帶內實現連續和步進掃頻測量,以顯示出被測網絡的各種參數隨頻率變化的情況。下面以HP公司的HP8720C為例,分析其各部分的工作原理及有關特點。

隨著網絡分析儀使用率的提高,儀器不可避免地會出現故障,這類儀器的檢修給我們維修人員帶來了新的挑戰。這就要求我們具有很寬的專業技術知識面和較強的邏輯思維能力,首先要理解儀器的原理框圖,分析信號流程,通過對儀器的基本操作,對儀器故障進行初步定位。現根據對多臺該類儀器的檢修,安泰網絡分析儀維修專家總結一下該類儀器常見故障的分類及維修。

(1)由誤操作引起的軟故障矢量網絡分析儀大多具有多菜單顯示功能,有時誤操作會引起儀器功能紊亂,只要正確使用菜單,特別是正確使用維修菜單,就可以排除儀器的軟故障。

(2)開機自檢后出現錯誤信息提示儀器自檢主要是對幾個核心部件進行檢查,其順序一般為CPU-ROM-RAM-I/O接口-各被控組鍵,通過檢查所出現的錯誤信息可以大致了解故障出現的部位。

(3)開機自檢正常而儀器出現硬故障這類故障出現部位不能一目了然,往往需要通過對儀器進行功能檢查,再根據原理框圖推斷故障部位。以下通過維修實例來簡單分析一下矢量網絡分析儀出現故障的檢查思路和排除方法。實例1:開機后儀器自檢通過,測量反射(所用通道A/R)工作正常,測量傳輸(所用通道B/R)工作不正常,信號低30dBm左右,而且曲線不平,根據原理框圖分析,由反射測量正常可知,儀器所有共用的部件應該是正常的,則故障一定出在端口2的定向耦合器、B通道接收、采樣器、第二混頻器、及ADC電路的多路開關上。故障牽扯的器件較多,且儀器的結構比較緊湊,逐一檢查的方法不大可行,通過研究發現,第一中頻比較好測:設置儀器在連續波工作狀態,頻率1GHz,功率電平10dBm,此時第一中頻應該輸出頻率10MHz,峰-峰值為0.15V的正弦波,而我們用示波器測量發現信號低了很多,故可判斷故障出在采樣器或前面的耦合器上,進一步測量后發現,定向耦合器輸出信號正常,即可判斷采樣器損壞,需要更換。

實例2:開機后儀器工作正常,但工作一小時或更長時間后出現錯誤信息。用功率計在端口1測量,輸出功率電平為最大,且功率電平不可調,該故障可能出現在自動電平控制電路或功率模塊上。因電路是閉環的,故障定位較困難,但根據故障出現的狀態,可判斷某一元器件的性能不好或電路存在虛焊點,而且是由溫度過高引起的,在這里我們采用了局部加熱法進行故障快速定位,即用一種溫度可控的熱風機分別對某一元器件進行加熱,然后快速冷卻,來確定故障所在點。

實例3:開機后,屏幕出現鎖相錯誤。鎖相電路涉及的電路很多,由框圖可知,它由信號源部分、信號分離部分、R通道采樣部分及其相關電路組成。出現這種錯誤信息,首先須做相位校準,校準通不過,則可判斷儀器出現硬件故障;再檢查與鎖相環路有關的電纜,連接電纜接觸不良,也有可能引起此類故障。檢查參考信號、基波發生器和脈沖發生器,如果均有正常信號輸出,就可排除其相關電路出現故障的可能性。將環路打開,外加一模擬輸入信號至鑒相器,檢查其輸出,同樣未發現問題,而鎖相環路中R通道采樣器斷開則出現鎖相錯誤,因此無法測量其對故障的影響,但因A、B、R三通道完全一樣,可互換使用,所以用替換法查出R通道采樣器損壞。

未來的矢網將會有更快的測量速度、更強的軟件和測試功能及更復雜精密的電路結構,只有掌握基本原理,靈活地應用各種微波儀器檢修方法,才能進行快速準確的故障定位,達到事半功倍的效果。

審核編輯：湯梓紅