Reparatie frequentie teller DATA EiP 351 D (Toestel of techniek)

door loek , Exloo (Drenthe), 03-10-2014, 15:28 (3709 dagen geleden)
Gewijzigd door loek, 03-10-2014, 15:33

Hallo forumlezers,
Ik ben al een tijd bezig met meer te leren over hoogfrequent technieken. Het is begonnen met de reparatie van de spektrumanalyzer Tektronix type 496. Deze kan vanaf 9KHz tot 1,8 meten. Hiervan heb ik eerder al een paar reparatie verslagen op dit forum gezet.
Eigenlijk had ik tot voor kort alleen aan apparaten gewerkt waar frequenties in voorkwamen van maximaal 100MHz. Bij de reparatie van de spektrumanalyzer merk je dat je eigenlijk ook een frequentie teller en een generator moet hebben die tot minimaal 6GHz gaan.

Op de markt afgelopen zaterdag in Lichtmis heb ik een frequentie teller gekocht van het merk DATA EiP type AUTOHET COUNTER MODE:L 351. De verkoper gaf aan dat hij defect was. Na wat afbieden kreeg ik hem voor 45 Euro mee.

Bij (voorzichtig) aanzetten ging alleen de blower aan, dus het klopte hij was defect.
Dus eerst maar de documentatie gaan lezen. De teller heeft 3 ingangen tw:
A) 20 Hz tot 135MHz (impedantie 1MOhm) of 10MHz tot 300MHz (impedantie 50 Ohm)
B) 100 MHz tot 850 MHz (impedantie 50 Ohm)
C) 825 MHz tot 18GHz (impedantie 50 Ohm)
Alle ingangen hebben een gevoeligheid van lager dan 22 mV (ongeveer -20 DBm)

De ingangen A en B werken eigenlijk zoals gebruikelijk is bij tellers.
De werking van ingang C was voor mij nieuw.
Er wordt een downconversie van de te meten frequentie toegepast. Dit is te vergelijken met het hetrodine principe van een radio. Dit geeft ook de verklaring van de naam DATA EiP type AUTOHET COUNTER. Echter bij de frequentie teller is de demodulatie frequentie steeds een vaste waarde van n*200MHz. En is de frequentie van 200MHz afgeleid van een kristal.

De werking ziet er, in het kort, zo uit:
Het ingangssignaal wordt aangeboden aan een mixer. De lokal oscillator ( LO) van deze mixer, waarmee het ingangssignaal gedemoduleerd wordt, is een harmonische welke een veelfout is van 200MHz (n*200MHz) te beginnen bij 800MHz. De 200MHz is afgeleid van een 10 MHz kristal. Het bereik van de harmonische is van 800 MHz tot 18 GHz.

De schakeling is zo ontworpen dat de LO altijd lager in frequentie is dan het te meten signaal.
Dus stel dat er 825 MHz op de ingang wordt aangeboden dan kiest de teller als LO de frequentie van 800 MHz. Op de uitgang van de mixer komt dan het verschil en dat is 25 MHz. Bij 1075 MHz op de ingang komt op de uitgang van de mixer 275 MHz. De juiste verrekening wordt toegepast zodat de aangeboden frequentie op het display komt.

De teller controleert of op de uitgang van de mixer een signaal staat met een frequentie tussen de 25 en 275 MHz. Is dat niet het geval dan is de aangeboden frequentie op de ingang van de mixer te hoog of te laag voor de gekozen demodulatie frequentie.

Dus stel dat 1100 MHz wordt aangeboden op de ingang dan zou dit bij een LO van 800MHz een resultaat geven van 300 MHz op de uitgang van de mixer. Dit valt buiten het bereik van 25 tot 275 MHz, dus kiest de teller voor een LO van 1000 MHz. Nu komt er uit de mixer 100 MHz, dit wordt door de teller weer vertaald naar de juiste waarde op het display.

Om de juiste demodulatiefrequentie (LO) naar de mixer te sturen wordt gebruik gemaakt van een YIG filter. Dit filter kun je via het veranderen van een magnetisch veld instellen. Krijgt de teller op de mixer uitgang niet een frequentie binnen tussen de 25 en 275 MHz dan gaat hij stap voorstap het YIG filter instellen op een andere n*200 harmonische. Als een juiste waarde, op de mixeruitgang, gevonden is dan stopt het zoeken. De teller weet hoeveel stappen er gemaakt zijn en verwerkt deze informatie voor de juiste aanwijzing op het display. Een totale zoekcyclus duurt ongeveer 10ms . Wordt er niets gevonden, door bijvoorbeeld een te laag signaal, dan blijft de indicatie `search` branden en op het display staat overal het cijfer 0.

Dit alles is in de teller gerealiseerd met standaard TTL schakelingen.
Tot zover de korte uitleg over de werking. Nu het reparatie verslag.

Het apparaat is makkelijk voor de service alles is goed bereikbaar.

Er was in de voeding een elco defect, op een converterprint was een tantaal elco stuk. En op
De aansturing van de YIG filter was een IC defect. Daarna werkte het apparaat goed.
Eigenlijk was ik erg verbaasd dat de werking zo stabiel is. Als je bijvoorbeeld een bekende stabiele frequentiebron neemt van 3,400 000 000 MHz , in mijn geval de LO van een spectrum analyzer, dan wisselt alleen de laatset cijfer (1 hoger/lager) en dat is 1 Hz !!
Ook de gevoeligheid is beter dan is gespecificeerd, bij -30 dB meet het apparaat nog goed op alle ingangen.

Er was nog wel even een onduidelijkheid of er nu wel/niet een fout in de werking zat?
In de specificatie staat dat de ingangsfrequentie op de C ingang (dus de hetrodine ingang)
een minimale frequentie van 825MHz moest worden aangeboden. In de afregel voorschriften en in de gebruikers handleiding kon ik nergens vinden wat er gebeurde als je wel een lagere frequentie aanbood. Je zou dan verwachten dat de teller zou blijven zoeken met op het display allemaal het cijfer 0.

Als ik bijvoorbeeld 800MHz op de ingang zet, dan geeft de frequentieteller 1200MHz aan.
Zet je 500MHz op de ingang dan geeft de frequentieteller allemaal 0 aan en de led “search” blijft branden. Dit had ik ook verwacht bij 800MHz.

Na lang zoeken in de documentatie en schema´s kon ik nergens iets vinden over deze situatie.
Dus ook geen schakeling die de onjuiste aanwijzing blokkeerde.

De oorzaak van de fouten aanwijzing is:
Bied je 800 MHz aan op de ingang, dan vindt de frequentieteller geen uitgangsfrequentie op de mixer die tussen de 25 en 275 MHz zit. De frequentieteller gaat dan zoeken en vindt bij, een stap hoger, 1000MHz een verschil van 1000-800=200MHz. Dit voldoet aan de voorwaarde en wordt de verrekende, en dus verkeerde, waarde op het display gezet. Het is zelfs zo dat wanneer nu de ingangsfrequentie wordt verhoogd, de aanwijzing op het display verlaagd wordt. Immers nu is de demodulatie frequentie hoger dan het ingangssignaal en naarmate de ingangsfrequentie hoger wordt zal het verschil op de uitgang van de mixer kleiner worden.
Omdat de frequentie teller alleen bij grote veranderingen opnieuw gaat zoeken, kan het dus gebeuren dat als je de frequentie veranderd van 800 MHz naar 825MHz er een verkeerde waarde op het display staat. Maar druk je dan de reset toets in dan gaat de teller opnieuw zoeken en komt de juiste waarde op het display.

Dit verschijnsel doet zich dus alleen voor bij een te lage frequentie aanbieden op de ingang C met waarden tussen de 726 en 824MHz. De verkeerde aanwijzing verdwijnt pas bij een reset, in combinatie met een frequentie >825MHz op de ingang.

Wordt in de foutsituatie de frequentie op de ingang hoger dan 975MHz dan zal de frequentie teller op de uitgang van de mixer niets vinden in het bereik van 25 tot 275 MHz en start dan zelf een zoek opdracht en komt vanzelf met de juiste waarde.

Voor de zekerheid heb ik op 2ehands.nl een vraag hierover gesteld. Ik heb een reactie gekregen van iemand met precies dezelfde ervaring.

Dus eindelijk kan ik vast stellen dat het apparaat goed werkt. Kortom ik ben zeer blij met deze aanschaf.

Ik hoop dat jullie de uitleg nuttig en duidelijk vonden.

Met vriendelijke groet,

Loek