儀器使用與系統(tǒng)測試解讀.ppt

儀器使用及系統(tǒng)測試 目錄 微波測試儀器使用注意事項(xiàng)常用射頻系統(tǒng)的測試方法 微波測試儀器使用注意事項(xiàng) 微波測試儀器的正確使用方法微波測試儀器的環(huán)境使用要求微波測試儀器的故障及損壞模式典型錯誤操作案例頻譜分析儀微波功率計(jì)示波器測試電纜及連接器的連接方法 微波測試儀器的環(huán)境使用要求 微波測試儀器不能在惡劣環(huán)境下使用 運(yùn)輸 保存使用和保存環(huán)境要求微波測試儀器應(yīng)在室內(nèi)環(huán)境中使用和保存 溫度保持在10 35 之間 濕度不得超過80 在濕度低于30 時(shí)應(yīng)有防靜電措施電網(wǎng)電壓不穩(wěn)時(shí)儀器禁止使用 微波測試儀器的故障及損壞模式 自然使用出現(xiàn)的故障易耗品磨損達(dá)到限度按要求定期檢查 定期更換儀器自身電路 元件等質(zhì)量問題一般出現(xiàn)在使用早期 儀器廠商負(fù)責(zé)保修內(nèi)部模塊 電路 元件等到達(dá)使用壽命常規(guī)維修維護(hù)達(dá)到壽命損壞頻繁 維修成本過高的儀器應(yīng)報(bào)廢并更換新儀器特殊情況 突發(fā)事件引起的故障水火氣電故障 雷擊 靜電 自然災(zāi)害等 微波測試儀器的故障及損壞模式 人為原因直接損壞或間接故障機(jī)械沖擊 碰撞等操作時(shí)擰 拽 扭等用力過猛 造成電纜斷裂 螺紋滑扣 接頭扭曲變形等搬運(yùn) 移動儀器時(shí)發(fā)生的碰撞 沖擊等微波測試儀器設(shè)備都非常嬌嫩 應(yīng)當(dāng)盡可能減少搬運(yùn) 必須搬運(yùn)時(shí)應(yīng)注意保護(hù)液體物質(zhì)倒灑在儀器上 微波測試儀器的故障及損壞模式 人為原因直接損壞或間接故障未按儀器操作規(guī)范要求的順序開關(guān)或使用儀器儀器未正確接地 使用前未進(jìn)行檢查儀器帶病工作 小毛病變成大問題使用方法錯誤及操作不當(dāng)造成損壞 使用方法錯誤及操作不當(dāng)造成損壞 輸入信號幅度過大或信號中包含較強(qiáng)直流信號 造成儀器的檢波器 混頻器 衰減器 放大器等燒毀或性能退化不注意儀器保護(hù) 極限使用甚至超限使用儀器 使用方法錯誤及操作不當(dāng)造成損壞 不了解儀器測試原理 未能正確選擇合適的檔位進(jìn)行測量 儀器經(jīng)常工作在過載狀態(tài)下 造成性能退化粗暴操作 尤其在按鍵 連接器連接等過程中 典型錯誤操作案例 頻譜儀 案例1 2 3 直流信號進(jìn)入頻譜儀案例1 未設(shè)計(jì)輸出隔直電容案例2 輸出隔直電容短路案例3 使用未隔直探針或電纜測試 測試點(diǎn)存在直流電壓或調(diào)試中不小心碰到測試點(diǎn)以外區(qū)域危害 燒毀輸入衰減器及混頻器解決措施測試前用萬用表檢查確認(rèn)輸出不存在直流使用隔直探針 并定期檢查確保隔直 典型錯誤操作案例 頻譜儀 案例4 超量程使用為測試得到一個(gè)大信號近旁的小雜波信號強(qiáng)度 參考功率使用0dBm檔測試 8dBm信號旁的雜波危害 混頻 中頻 視頻單元均過載解決措施參考功率使用 10dBm檔進(jìn)行測試 減小RBW以從噪聲中分辨出雜波信號 必要時(shí)減小VBW以提高測試精度 典型錯誤操作案例 頻譜儀 案例5 超量程使用為測試一個(gè)離大信號較遠(yuǎn)的小雜波信號強(qiáng)度 參考功率使用0dBm檔測試 13dBm信號 在頻譜儀屏幕顯示外 的雜波危害 混頻器過載解決措施參考功率使用 20dBm檔進(jìn)行測試 減小RBW以從噪聲中分辨出雜波信號 必要時(shí)減小VBW以提高測試精度 典型錯誤操作案例 頻譜儀 案例6 超量程使用為測試100MHz 13dBm信號的諧波功率 用 10dBm的參考功率檔在200MHz中心頻率50MHz帶寬下測試危害 混頻器過載解決措施參考功率使用 20dBm檔進(jìn)行測試 減小RBW以從噪聲中分辨出諧波信號 必要時(shí)減小VBW以提高測試精度 典型錯誤操作案例 頻譜儀 案例7 超量程使用測試功率變化信號 在參考功率0dBm檔測試完小信號后 未換擋就直接變成強(qiáng)信號 發(fā)現(xiàn)頻譜儀過載后才更換檔位危害 混頻 中頻 視頻單元均過載解決措施加強(qiáng)工作責(zé)任心 首先更換參考功率檔位 確認(rèn)后再調(diào)整輸出功率 必要時(shí)全部按最大輸出功率的檔位進(jìn)行測試 典型錯誤操作案例 頻譜儀 案例8 9 超量程使用案例8 用參考功率0dBm檔測試總功率達(dá) 13dBm寬譜調(diào)制信號案例9 用參考功率0dBm檔測試脈沖功率為 10dBm窄脈沖調(diào)制信號危害 混頻器 中頻過載解決措施頻譜儀輸入信號功率檔位應(yīng)保證總合成功率或脈沖峰值功率不能超過參考功率參考功率使用 20dBm檔測試 頻譜儀使用提示 瞬時(shí)信號幅度的少量過載對頻譜儀不會立刻造成影響 但多次長時(shí)間過載會造成頻譜儀特性惡化過載對輸入混頻器損害最大 會造成混頻器插損增加 平坦度惡化 交調(diào)失真增大 使頻譜儀在部分頻率下功率測試不準(zhǔn) 雜波增大 動態(tài)范圍降低過載對中頻接收機(jī)影響稍小 主要是造成中頻混頻器插損增加 頻譜儀表現(xiàn)為動態(tài)范圍降低過載會造成視頻單元的漏電流和零漂電壓特性惡化 造成頻譜儀的本底噪聲惡化 對數(shù)線性度下降 功率檢測誤差增加 頻譜儀使用提示 直流信號對頻譜儀危害極大 測試時(shí)系統(tǒng)必須隔直 頻譜儀一般是衰減器以10dB步進(jìn)進(jìn)行參考功率換檔 故1dBm檔與10dBm檔對輸入混頻器和中頻接收機(jī)是沒有區(qū)別的 信號測試靈敏度和準(zhǔn)確度都一樣 但視頻接收機(jī)是以滿格作為視頻飽和 因此從保護(hù)頻譜儀考慮 建議參考功率只設(shè)置為0 10 20 30dBm檔 此外小于0dBm時(shí)衰減器已不再減小 噪聲本底不降 不會提高靈敏度 因此一般不要將頻譜儀參考功率降低到0dBm以下 頻譜儀使用提示 一般頻譜儀的標(biāo)稱最大輸入功率為30dBm 但信號功率達(dá)到23dBm以上時(shí)就應(yīng)當(dāng)加入衰減器進(jìn)行保護(hù) 測試信號最大輸出可達(dá) 23dBm以上的功放等電路時(shí) 即使在小信號輸出狀態(tài)下也不得使用頻譜儀直接測量 必須加衰減器保護(hù) 一般頻譜儀輸入混頻器在0 3 3 6 5GHz分兩段寬帶工作 在6 5GHz以上采用BW約200MHz左右的YIG跟蹤濾波器 因此與顯示帶寬處于同一頻帶內(nèi)的所有信號都會進(jìn)入混頻器 故功率檔應(yīng)當(dāng)以頻帶內(nèi)的最大功率進(jìn)行設(shè)置 如果你搞不清楚 那就以頻譜儀全部帶寬內(nèi)的總信號合成功率為準(zhǔn)來設(shè)置參考功率 頻譜儀使用提示 頻譜儀的輸入衰減器和混頻器對靜電和交流電也很敏感 使用時(shí)必須可靠接地或與系統(tǒng)共地 頻譜儀的狀態(tài)設(shè)置也對系統(tǒng)測試結(jié)果和可靠應(yīng)用有很大的影響 主要有 在交調(diào)測試狀態(tài)參考功率設(shè)置 準(zhǔn)確頻率測試設(shè)置 BW和RBW設(shè)置 掃描速度設(shè)置 RBW和VBW設(shè)置 檢波器類型設(shè)置 MAXHOLD 觸發(fā)測試設(shè)置 相噪測試設(shè)置等等 這些很多都需要對頻譜儀的測試原理和使用方法有較深入了解才能靈活掌握和應(yīng)用 因此經(jīng)常使用頻譜儀的測試人員應(yīng)注意加強(qiáng)對自己所使用的頻譜儀原理及操作的學(xué)習(xí) 頻譜儀損壞記錄 2001 R3465A燒毀衰減器 可能原因 加入直流電壓或接地不良感應(yīng)110V交流電燒毀2002 R3465A燒毀混頻器 原因 雷擊突然停電2003 AV4032B顯示器及電源故障 可能原因 環(huán)境過于潮濕2003 R3465A再次燒毀混頻器 原因 接地不良感應(yīng)110V交流電燒毀2004 HP8563E因故障進(jìn)行維修2004 2005 R3465A又多次出現(xiàn)混頻器故障 多次進(jìn)行維修 最終無法修復(fù) 被迫退庫2005 HP8562E HP8563E先后燒毀混頻器和衰減器 總維修費(fèi)用近10萬2005 E4445A因硬盤程序錯誤和電池耗盡維修2006 AV4032B顯示故障進(jìn)行維修 典型錯誤操作案例 功率計(jì) 案例10 11 直流進(jìn)入探頭案例10 未設(shè)計(jì)輸出隔直電容案例11 輸出隔直電容短路危害 燒毀檢波頭解決措施測試前先用萬用表檢測確保輸出信號無直流成分檢波頭前加入保護(hù)用衰減器 典型錯誤操作案例 功率計(jì) 案例12 大信號燒毀檢波頭使用功率計(jì)測試功放 當(dāng)輸出為小信號時(shí) 取下了保護(hù)衰減器進(jìn)行測試 過程中還進(jìn)行了調(diào)試 后發(fā)現(xiàn)功率計(jì)探頭損壞 原因 調(diào)試過程加入了瞬時(shí)強(qiáng)信號或自激解決措施測試功放等強(qiáng)信號輸出電路 當(dāng)其最大輸出功率接近或超過檢波頭最大功率 即使在小信號輸出狀態(tài)下也不得使用探頭直接測量 必須加衰減器保護(hù) 功率計(jì)探頭的保護(hù)應(yīng)按照系統(tǒng)輸出級最大飽和輸出功率來作為參考 典型錯誤操作案例 功率計(jì) 案例13 帶電插拔功率計(jì)探頭測試小信號功率 更換探頭 功率計(jì)未關(guān)電即拔下了功率探頭 在準(zhǔn)備再裝新探頭時(shí)被制止危害 燒毀檢波探頭解決措施功率計(jì) 頻譜儀 噪聲測試儀等探頭都是有源探頭 禁止帶電插拔 更換探頭前儀器應(yīng)關(guān)機(jī) 更換好探頭后再開機(jī) 更換探頭后儀器需要重新校正 功率計(jì)使用提示 直流信號對功率計(jì)探頭危害極大 測試時(shí)系統(tǒng)必須隔直 測試功放等強(qiáng)信號輸出電路 當(dāng)其最大輸出功率接近或超過檢波頭最大功率 即使在小信號輸出狀態(tài)下也不得使用探頭直接測量 必須加衰減器保護(hù) 功率計(jì)探頭的保護(hù)措施必須能承受系統(tǒng)出現(xiàn)誤操作 自激等極端情況下輸出級的最大輸出功率 瞬時(shí)最大功率也不能超過探頭連續(xù)波承受功率 更換探頭必須在關(guān)機(jī)下進(jìn)行 檢波探頭對靜電和交流電也很敏感 使用時(shí)必須可靠接地或與系統(tǒng)共地 典型錯誤操作案例 示波器 案例14 在50歐狀態(tài)下測試直流信號案例15 用示波器探頭當(dāng)萬用表測量電源電壓危害 燒毀前級放大器解決措施測試前檢查確認(rèn)示波器的輸入阻抗使用萬用表進(jìn)行直流電壓測量 示波器使用提示 不同示波器允許的最大輸入信號范圍不同 一般不要超過以下范圍 50 最大輸入 2 5V 5Vp p 超過時(shí)應(yīng)使用單獨(dú)的50 負(fù)載高阻x1 最大輸入 15V高阻x10 最大輸入 100V盡量減少50 測量 經(jīng)常進(jìn)行50 測量時(shí)應(yīng)采用BNC三通和50 負(fù)載在高阻下測量 進(jìn)行50 測量完成后應(yīng)及時(shí)恢復(fù)為高阻狀態(tài) 高阻輸入測量前必須檢查以確保示波器所使用測試通道不是處于50 測量狀態(tài) 示波器主要用于瞬態(tài)測量 除非必要不要將其當(dāng)萬用表使用來測試電源電壓 示波器使用提示 AC輸入應(yīng)確保AC DC峰值不要超過輸入范圍 不同探頭測試頻率不同 不要在低頻示波器上使用高頻示波器探頭 同一探頭在不同衰減位上其工作頻率也不同 如Tek的某型號探頭 x10工作時(shí)為100MHz 而x1時(shí)僅為13MHz 示波器測試中盡可能使用x10探頭進(jìn)行測量 同軸輸入主要用于測量50歐信號 盡量減少單獨(dú)使用測試通道輸入觸發(fā)信號 可以使用示波器專門的觸發(fā)輸入 數(shù)字示波器零點(diǎn)隨溫度和時(shí)間會發(fā)生變化 應(yīng)定期允許校正程序 測試電纜及連接器的連接方法 測試電纜連接方法要保證中心芯線間不發(fā)生相對轉(zhuǎn)動錯誤的電纜連接方法連接到儀器上 電纜線與接頭同時(shí)轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)接頭連接時(shí)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)接頭 常用射頻系統(tǒng)的測試方法 頻域測量 優(yōu)點(diǎn)是精度高頻域傳輸特性測量頻域信號譜分析測量時(shí)域測量 瞬態(tài)特性直觀調(diào)制域測量 目前在我們這使用較少常用射頻系統(tǒng)測試要求 頻域傳輸特性測量 適用于幅頻 相頻 傳輸反射等的測試測試儀器矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀 噪聲測試儀等典型測試項(xiàng)目放大器 濾波器 衰減器 移相器 開關(guān) 變頻電路等的靜態(tài)特性測試 功率輸出測試局限性不能發(fā)現(xiàn)放大電路中可能存在的不穩(wěn)定不能測試衰減器 移相器 開關(guān)等的瞬態(tài)特性由于是掃頻測試 AGC放大器AGC起控后寬帶的幅頻和相頻特性測試結(jié)果可能是錯誤的噪聲測試儀對窄帶電路不能正確測試 頻域信號譜分析測量 適用于頻譜 調(diào)制 交調(diào) 相噪以及頻率 功率等特性的測試測試儀器頻譜分析儀典型測試項(xiàng)目頻率源測試與信號源配合進(jìn)行幅頻傳輸特性測試局限性幅頻特性測試與網(wǎng)絡(luò)分析儀相比精度低 測試速度慢信號的相位特性丟失 無法測量發(fā)射特性對時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)測試不直觀 響應(yīng)時(shí)間等參數(shù)無法精確測試 時(shí)域瞬態(tài)特性測量 適用于脈沖響應(yīng) 上升 下降 延遲 信號解調(diào) 信號完整性等瞬態(tài)響應(yīng)特性的測試測試儀器示波器 幅度檢波器 相位檢波器等 常用射頻系統(tǒng)的測試要求 射頻傳輸系統(tǒng)測試一般主要是測量頻域傳輸特性 但使用譜分析可以發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)中存在或潛在的問題 因此對于研制和小批量生產(chǎn)階段的產(chǎn)品 應(yīng)當(dāng)使用頻譜儀對測試結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證 測試傳輸系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí) 在研制階段使用頻譜儀可以輔助評估和分析瞬態(tài)響應(yīng)過程中對傳輸系統(tǒng)的影響 常用射頻系統(tǒng)的測試要求 射頻頻率源測試一般主要是測量頻譜特性 但使用示波器對鎖相環(huán)路 開關(guān) 調(diào)制器等進(jìn)行瞬態(tài)特性測量 可以發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)中存在或潛在的設(shè)計(jì)缺陷 常用射頻系統(tǒng)的測試要求 射頻接收機(jī)測試由于系統(tǒng)的復(fù)雜性 往往采用信號源加頻譜儀的方法進(jìn)行測量 但此方法由于測試速度問題頻率分辨率往往較低 對帶外抑制度 帶內(nèi)平坦度 帶寬測試可能出現(xiàn)測試誤差 必須引起重視 常用射頻系統(tǒng)的測試要求 其它容易忽視的測試問題細(xì)心的測試也許會讓你發(fā)現(xiàn)意想不到的問題 這已有很多經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn) 產(chǎn)品研制過程詳細(xì)的測試數(shù)據(jù)記錄會對你今后改進(jìn)設(shè)計(jì)