(BI4LBK) HP 8662A Part I 维修
由于8662A十分复杂，在维修部分只附加与故障直接相关的图片，其他图片放在拆解部分。有些图片可能与拆解部分重复。
虽然很久以前就知道8662A是卓越的工程技术所创造的高性能，低相噪合成信号源，不过由于我对射频技术并不怎么在行，也比较少购买射频仪器。终于有一次在论坛看到有人出售摩托罗拉淘汰的8662A，看起来成色不错也没有严重使用的痕迹，可能是好的，于是买了。
当然幸运一如往常的没有眷顾我，在收到货通电的20分钟内我就已经确定该信号源有诸多严重故障，初步发现的问题如下：
- 1.输出幅度低：最大只能达到-40dbm，调节幅度输出时并非线性变化。
- 2.输出失锁，调节频率时REF和SUM LOOP交替或同时点亮#06，#07错误。
- 3.低频,大约<120M无输出，在20M以下时有#108 幅度错误点亮。
当即我做出决定，麻利的把这台机器扔进杂物堆里去了…
大约半年之后，因为要修理一台接收机，需要用到高频的信号源，于是重现了经典的为了修垃圾而修另一台垃圾，在十分不情愿的情况下，8662A被搬上了桌子并开始维修。
1 隔离故障
首先，输出部分存在两个问题，一个是幅度不准，另一个是低频的时候无输出并且报幅度错误。幅度不准的问题，看起来比较像是衰减器损坏，因为调节幅度的时候幅度在总体是下降的趋势下还会突然上升10db左右，怀疑衰减器内有PAD卡住了。断开衰减器的输入端并测量幅度，可以达到+16dbm以上，因此输出放大器没什么大问题，衰减的问题放到后面再去处理，测试机器的时候只要从输出放大器的接口直接取信号就行了。另一个低频段问题，可能和低频合成的路径相关，因此先着手解决基本频段，这里也暂时搁置不做检查。
前面提到了一个“基本频段”，8662A使用320M-640M(639.999…M)的VCO产生输出频率，该频段被称为基本频段，低频信号通过520M固定频率与基本频段混频输出，超过640M的高频信号通过倍频输出，因此基本频段能全部保持锁定是信号源正常工作的重要条件。
8662A使用复杂的频率合成技术实现低噪声和高分辨率（我感觉在1981年的技术来看，主要是因为获得0.1Hz的分辨率使得频率合成部分如此复杂）。总共7个锁相环被粗略的分为高频环，低频环，小数环三个部分。在基本频段内调节频率的时候可以看到高频环部分的REF和SUM环的鉴相器板子上面的#06，#07警告点亮。低频以及小数环部分没有错误警告，因此主要认为是高频环失锁。
高频环部分主要是由REF环，SUM环以及高频频率基准部分组成。最初我以为是VCO发生漂移，因此没有按手册要求的顺序开始检查，直接从VCO调节开始，根据手册提供的测试方式对机内信号以及调谐电压进行测量，结果是完全和手册不同。这里走了很多弯路，包括请求朋友BD4SUP协助测量他手里的8662A相关信号之后确定，8662A在90年代更改过设计，由于我们恰好买到的都是后期型的，VCO的调谐特性已经和早期的8662A有所变化，所以现有的资料并不完全和机器的实际信号相同。
从头开始，根据手册指引，快速检查了数字控制部分正常，随后就是频率基准部分。频率基准提供各个锁相环和输出部分所需要的各种基准频率，在这时我才意识到频率基准是一个如此复杂的部分，在对高频基准部分测量时发现高频倍频器板损坏，于是第一个真正的故障点被隔离出来了。
2 A6A3 HF Multiplier维修
基本上，频率基准部分通过对10MHz主基准进行各种倍频，分频，混频的操作产生各个部分所需的固定或可变基准频率，这种设计看起来像1950年代的直接频率合成技术（也就是不用PLL合成所需的频率）。其中一路10M基准频率通过A6A1低频倍频板产生10/20M输出，80M输出，160M输出。A6A3高频倍频板及A6A2 LO DRIVE利用80M和160M进一步的产生320-640M，以20M步进的可变频率，以及520M和120M固定输出频率。通过测试排除A6A1和A6A2，只有A6A3损坏。
从Fig.3可以看到A6A3有许多放大器，混频器，倍频器，分频器之类的东西.经过一些测量表明320M-640M之间的某些频率不能正确输出，进一步测量发现没有120M频率，120M是从480M分频而来，而480M是由160M倍频到320M然后再与160M混频产生……在这一步我用了两个星期搞清楚这些频率之间的关系和验证各种频率的幅度，最后问题基本锁定在480M幅度偏低上，不过实际电路要比框图复杂不少，另外也没有相关经验和备件，所以时间到了第三个星期，仍旧没有进展。
于是，已经感觉无计可施的我从BMI surplus以便宜的价格买到了一块拆机的A6A3板。 在大约一个月的等待之后，这块板子从美国到达国内。这块板子经过测试后发现依旧是坏的，进一步测试发现是160M幅度远远达不到图纸上的标称值，只有1dbm左右。
160M经过BFR96S三极管放大然后再倍频到320M，在路测量晶体管工作点电压正确，该级增益低，于是从原来的板子上拆了一个BFR96S过来，增益恢复。修复这个问题后这块A6A3板就恢复正常了，没有其它故障。
后来测量了一下拆下来的晶体管，直流增益只有2，这类管子正常增益应该有70以上。 在修复买来的A6A3板之后，对其它部分的检查得以继续，原来那块A6A3板没有动力继续修了，留着拆零件用了。不过在最终整机完全修复以后，我还帮朋友BD4SUP维修了他的8662A里面的A6A3板，因此一并将这块A6A3的维修过程写在这里。 补充：该部分的维修不完全正确，用2SC3358替换BFR96S由于过高的增益导致震荡（在BD4SUP收到板子后发生），因此最终维修结果请参考BD4SUP对这块板子做的继续检查。
收到这块A6A3上机测试，发现问题依旧是320M-640M之间的某些频率无法产生。A6A3板的输入频率是160M，因此从160M开始检查。160M倍频放大处幅度偏低，换160M倍频的晶体管Q8无改善，暂时略过。从160M倍频产生320M，320M严重偏低，在-9dbm左右，距离要求的11dbm相差很远。
拆下320M倍频放大的晶体管Q5测量，发现该NPN晶体管已经被识别为一个JFET了，可能是因为已经失去放大能力。该晶体管是HP定制的，从备件板上拆下一颗，测量参数如下：
因此通过对比确认Q5损坏，换上另一颗好的晶体管，320M输出电平到达-0.5dbm左右。 现在问题变成1260M和320M增益距离要求都差10db左右，经过检查两级的晶体管无异常之后，向前继续检查。160M在进入A6A3板后首先通过一个窄带晶体滤波器，该滤波器对降低8662A的输出杂散有重要的作用。
通过用检波探头对比良好的A6A3板以及故障的A6A3，故障板在电容C17上测量到的幅度要低不少.重新调整这四个匹配电容，160M幅度只提高了2db左右。由于这些电容看起来已经有硫化的痕迹了，怀疑电容失效。更换全部四个电容并且重新调整，160M及320M幅度恢复到图纸要求范围。
320M经过再次倍频后产生640M频率，因此对640M部分检查。TP2上测到的幅度只有-11dbm，由于这里640M滤波器也有一个看起来硫化的可调电容，于是更换电容并调节幅度，只能调到-5dbm。怀疑Q4增益低，用2SC3358替代，这个时候测TP2幅度已经达到-0.76dbm，考虑到线损应该可以到1dbm以上了，640M恢复正常。 通过装机测试，320-640M频段内仍有频率不能产生。再拔出板子测试无120M频率。120M是通过一个ECL分频器从480M分频而来，如果480M幅度不足则分频器就没有输出。
由于忽略了测试点TP10，直接从TP16开始测试480M幅度
见图Fig.13 TP16上测量表明480M幅度偏低。在更换放大器U8无果后我注意到480M也有一个可调的滤波器，更换滤波器的微调电容后调节到-5dbm以上。这个时候再测120M仍旧没有，此时注意到ECL分频器的输入处有一个测试点TP10。
480M是由320M和160M混频而来，TP10位于放大器U8之前，测量TP10上的幅度为-10dbm，图纸要求-4dbm。在此处480M的幅度与U7,Q9,Q10相关。由于先前在TP16上测320M幅度正常，因此U7出问题的概率比较小，160M放大器Q9或者480M放大器Q10出问题的概率比较大。Q9是一个定制晶体管，Q10是BFR96S。由于BFR96S在这几块板上屡次损坏，决定先更换Q10.用2SC3358替代Q10后，TP10上的幅度达到-5dbm，考虑到线损，此时应该超过-4dbm。这是再测120M频率就有了。另外测试320M-640M输出正常，520M输出正常，上机测试无问题，这块A6A3终于完成修复。
3 OUTPUT SUM LOOP维修
重新回到我修复A6A3之后，当我满怀希望的开机后发现REF SUM LOOP的失锁指示不再点亮，但A6A4 OUTPUT SUM LOPP仍然产生#07失锁错误。对这块板子的检查十分曲折，因此长话短说，这里我以最终判断结果为主，捎带提及一下检查过程。
A6A4 Output Sum Loop板以及VCO模块是整套系统最外层的锁相环，用于产生基本频段的最终输出频率，。这块板子把REF LOOP送来的310M-630M步进10M 频率与本级的输出频率混频然后再与低频环部分送来的10-20M步进1Hz细分频率锁定，因此相当于将10-20M频率插入到310-630M中，形成了最终320M-640M，可以按1Hz步进调节的输出频率。
基本上，失锁有一定的规律,从320M到490M左右，随着频率升高越来越容易失锁，从490M以后又开始变得容易锁定，随后随着频率更高更容易失锁，失锁的时候输出频率距离设定频率很接近，大约在1MHz以内，后来知道这是VCO内部的电感切换使得调谐电压从低到高的循环过程。首先根据手册上的常规步骤，检查了A6A4板上的鉴相器输出和预调电路输出电压，由于版本变化，手册资料和实际输出的预调电压并不相同，但增加的趋势是相似的，因此看起来没有什么问题。另外在VCO的外壳上印着对应-34VDC的输出频率，通过把机器设定到639M并加-34VDC确认该频率没有太大偏移（至少要超过640M，否则频率高端不会锁定，HP设计为642.5M）。因此走到这里就进入了死胡同了，A6A4板没有问题，VCO也没有问题，但这两样凑到一起的时候就不工作了。
随后经过对比电路图和对比实物确认A6A4和A6A5板（REF Loop的鉴相板）是完全相同的，不过这两块板子为了防止插错，上面的挡板位置并不同。我直接用延长板将这两块板子互换位置，互换以后的结果是REF Loop使用SUM Loop的板子依然可以保持锁定，但SUM Loop还是不能锁定，现在仍旧不能确定VCO一定有故障，因此将两块板子换回原位，更深入的检查故障。
再次回到原理图上，见Fig.15，鉴相器的输出从最左侧转换为电压并且同预调电压一起汇入一个二极管整形网络，这使得VCO的电压与频率变化关系近似的线性化。最终电压经过一个缓冲器输出，送到VCO上。
通过逐个器件的测量电压，一直测到Fig.16所示的R101上终于发现了问题。在这个电阻两端居然出现了5V多的压差，而电阻后面就是VCO的变容二极管，恍然大悟！先前检查A6A4板调谐电压输出时，是拔掉了VCO的线，直接连到了电压表上。同样的，测VCO输出频率的时候，调谐电压由直流电源直接提供，电源的内阻很低，因此电压不受影响，VCO也符合原来的频率指标。但将这两样连接在一起的时候，一定在某一处存在绝缘阻抗下降的点，导致漏电拉低了电压，进而拉偏VCO的振荡频率超出锁定范围。到这里，问题就比较清晰了。首先测了一下R101，10K电阻没有发生变质，这样问题一定在VCO的电缆或者VCO内部。通过给VCO施加调谐电压并测量漏电流，证实了VCO故障：VCO调谐电压的连接线绝缘良好，但VCO本身存在漏电。使用3V电压的万用表直接测量的时候，Vt端子上大约有43MOhm的电阻，但通过外部提供调谐电压，在10V电压时，漏电131uA，约合76.3KOhm，在36V电压时，漏电513uA,此时绝缘电阻下降到约19.5KOhm.这解释了之前发现的所有现象，也就是调谐电压越高的时候，越容易失锁，因为此时VCO频率偏移的更大了。 好消息是排除了A6A4板的故障，并确认故障在VCO(A8A1)中，坏消息是必须拆开这个禁止用户维修的VCO并尝试解决问题,我在下一节来单独描述有关VCO的维修过程。
4 A8A1 SUM LOOP VCO维修
8662A的VCO绝对可以说是这台信号源里最关键的部件，一个由某种金属箔片包裹的神秘小盒子安装在机器后部坚固的铝合金腔体内。这些VCO具有极低的相位噪声和某些讳莫如深的结构，因此即便是向来慷慨的HPJ也没有详细介绍VCO内部的具体设计原理，仅提供了简单的等效电路图。
VCO外面贴着一张显眼的标签警告任何好奇的用户或者狂妄的修理工不要试图拆拆开这个玩意，老实的将它送回工厂修理。我已经别无选择了，必须拆开它找到问题。因此在这里进行的维修可能导致VCO完全损坏或无法达到设备的标称性能，如果您恰好也需要这么做，请您自行承担后果。 在正式拆开这个故障的VCO之前，我还从网上买到了两个拆下来的VCO组件，这两个组件的部件号和我的8662A上的都不相同，不过还是换上去试了一下，都不锁定。因此先拆开其中一个了解一下结构，有关这两个不同版本的VCO拆解我单独放在拆解部分，这里只写维修相关的步骤。 通过第一个报废VCO的拆解了解到，事实上，在调谐电压进入VCO之后有滤波电容，随后该电压穿过了一块PCB和两块塑料薄膜PCB最终到达变容二极管上。
通过断开柔性薄膜PCB的连接确认VCO的滤波电容绝缘良好，漏电在更深的位置上，因此如同Fig.18这样进一步的分离两块薄膜PCB之间的联系将故障点又缩小到了装变容二极管的薄膜PCB上。这基本上预示着最坏的消息，也就是变容二极管漏电了。
最终在拆去变容二极管的GND连接片之后，Fig.19图片中心那个白色陶瓷壳体两端有焊锡的塔形部件就是变容二极管了。此时变容二极管的一端已经悬空，没有任何电气连接了，在这种状态下单独测量薄膜PCB对地的漏电约0.2uA(-36V),说明内部可能有助焊剂残留导致轻微的漏电，但薄膜PCB无法拆掉清理，这样的漏电只能忽略了。另外在-36V电压下再次测量变容二极管的漏电，此时漏电在160-240uA之间跳动，由于拆焊变容二极管的支架可能导致内部损坏略有变化，但该漏电值仍然过大且不稳定，必须对变容二极管进行更换。由于变容二极管的离散性未知，我不确定更换后VCO的调谐范围是否还能保持锁定，只能试一下，于是从先前拆开的报废VCO上拆下来一颗以我现有条件无法测量到漏电流(< 10nA)的变容二极管。并换到这边来。
在拆除变容二极管的过程中，需要注意保护其它不应该被沾上焊锡的电路，Fig.20中是已经被拆下来的变容二极管，附近的线路被耐高温胶带覆盖，只留下需要焊接的区域。
最终，替换的变容二极管和附近的零件按原样装回去了(Fig.21)。
见Fig.21，考虑到VCO维修后可能需要重新调节，因此暂时不装外壳。不过运气出乎意料的好，维修后的VCO没有经过任何调整的情况下就可以在整个基本频段内保持锁定，顺便也测试了一下FM DEV 100KHz也没有失锁。将频率设置到639MHz，并给VCO提供-34V DC的调谐电压，检查此时振荡输出频率在641.7MHz左右，在装上外壳以后仍旧是这个频率，这里只需要调一下VCO顶部的那颗铜螺丝就可以微调总体的频率范围，将频率小心的调节到642.5MHz并锁紧螺丝。最后，再一次测量漏电流，大约0.2uA，可能由薄膜PCB引起，并不十分理想但已经是目前可以达到的最好状态了，VCO维修完成。 此VCO经过野蛮维修后性能可能已经降级，这将关系到整机的相噪水平 。由于我没有相噪测量设备，因此这已经是当前条件下能够得到的最佳结果了，毕竟这意味着8662A可以恢复工作并继续用于我的业余爱好。
5 输出衰减器维修
回到文章的开头，我记下了三个主要故障现象，故障2和故障3是相关联的，在解决完前面的所有问题后（故障3在低频时出现#108输出幅度错误，大概是因为A6A3没有输出520M），只剩下故障1了，也就是信号的输出幅度非常低，基本不会超过-40dbm。8662A使用机械衰减器来完成输出信号的大幅度调节，在机械衰减器的步进间隔之间使用电子控制微调幅度。所以检查这部分问题十分简单，拆掉机械衰减器的输入信号并直接测量功率放大器板的输出信号，所幸功放部分可以输出+16dbm以上的电平，这说明机内电子器件没有故障，问题出在机械衰减器上。
我这个版本的8662A有两个机械衰减器组成（较早期的版本使用的是专门定制的单个一体式衰减器），安装在前面板的后面，拆掉前面板可以看到这两组衰减器，将它们拆下来后用网分测量插损，发现其中一个衰减器始终不能直通，总是存在40db的衰减量。网上查询到的资料说这些衰减器内部有一个易损的橡胶圈会导致里面的开关卡死，因此拆开衰减器检查一下具体的问题。
见图Fig.23，拆开衰减器后连接到机器上并观察内部的机械动作，发现中间的推杆似乎卡住了，无论如何都不动作。推杆是依靠两个橡胶O圈夹在电磁铁的铁板上，两个O圈表面已经有些裂纹并且失去弹性了，两个推杆有些倾斜并与衰减器的金属基座摩擦。仅仅是手推的话，中间的这个衰减器比旁边的阻力稍微要大一些，就是这样轻微的阻力已经导致衰减器无法动作了。暂时用镊子把两个推杆拨正并通电测试，衰减器可以灵活动作了。因此只需要更换老化的O圈就可以了。
为了确保两个衰减器都能继续工作，即便是暂时未发生故障的衰减器也拆开更换O圈，如Fig.24.我买到的是内径0.9mm，线径（也叫厚度）0.5mm的橡胶O圈，看起来还比较合适，但线径0.6mm可能更好，不过买不到。在更换O圈后衰减器均可以灵活动作，输出幅度控制恢复正常。
因为手头没有射频功率传感器，因此在装好衰减器后用射频毫伏表测量了一下输出幅度，看起来还是比较准确的。 到这里，现阶段的故障全部处理完毕，维修结束。
本文为BI4LBK原创，版权归作者所有。
============目录============
HP 8662A Part I 维修
HP 8662A PART II VCO拆解
HP 8662A PART III 衰减器拆解与维修
HP 8662A Part IV 整机拆解
HP 8662A 电源故障维修