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1 简介

在过去的许多年里，HP 8662A/8663A一直是低相位噪声合成信号源的标杆。

1950年代HP创造了频率合成技术，从此产生精确的频率不再需要各种繁琐的机械调谐机构，不再需要光学细分的频率刻度盘，只需要通过按钮输入亿万种数字组合中的一个，所得的频率便具有与基准振荡器相同的稳定度，该过程还可以由微机控制，使得频率合成信号源可以成为一种完全可程控的仪器。

当然频率合成技术也伴随着一些缺陷。实用频率合成器大多使用“间接合成”的方式，也就是用多级相互嵌套的锁相环电路分别产生不同的频率范围和频率步进的信号，通过混频器将低频的、高分辨率（小频率步进）的信号逐级“插入”到高频、大频率步进的环路中，最终获得一个宽频程且具有精细分辨率的输出信号。在这个过程中需要复杂的电路，由于小数分频器的截断误差，大量的数字器件等，这导致频率合成器输出的信号频谱纯度一般，尤其是在临近载波的范围内具有较高的杂散和相位噪声（在时域上一般称之为JITTER）。在70年代的大多数时间里，一些对信号纯度有极高要求的场合，频率合成器尚不能与纯净的物理振荡器竞争，比如HP 8640B。

8662A从70年代末开发，并于1981年上市，这是来自电子技术的黄金时期的卓越的工程技术所创造的优秀产品。从这时开始8662A以及随后推出的更高频率的8663A便一直保持着低相噪合成信号源的世界记录，并可以达到优秀的物理振荡器的水准，尤其是在SSB Offset @1KHz以内没有任何对手，这些信号源也广泛用于相噪测量系统中，用于测定其它振荡器的相位噪声。在8662A推出20多年后，才出现了能够替代它的产品，比如Agilent E8663D，不仅在型号中体现出了对优秀技术的传承，同时还具有8662/3A兼容模式，使得用户可以不改变原来的系统配置就直接替换老旧的信号源。同时R&S的高端信号源也具备8662/3A兼容模式，这也是一种特殊的荣誉。此外Agilent对8662/3A的技术支持一直持续到了2006年左右，对于日新月异的电子科技领域来说确实是一种工程奇迹。

在近40年后的今天，曾经价值接近50k USD的尖端技术产品也以废品的价格出现在了二手市场上，于是我有机会得到一台。本次拆解的8662A比较后期，大约1995年左右生产。

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2 拆解

如同一些80年代的豪华设计，前面板的主要操作区域向外倾斜，在此区域可以键入频率，设置调制等，前面板左侧则全部用于设置扫频参数，此外8662A还具备5个可以任意设置的频标，可以调制Z轴输出的亮度，在频标的位置会有一个亮点指示，在扫频的设计上还是比较讲究的。当然由于我的桌上已经无法容纳这么多东西了，扫频这部分暂时没法测试

机身上的资产标签可以看到该设备来自摩托罗拉，虽然看起来运行了很久，但机内依旧比较干净，原来的工作环境大概是很好的

前面板可以在不拆开外壳的情况下直接打开，因此可以先看看里面的样子。只要拆除前框上下的螺丝以及射频输出N头的螺母就可以，其中前框N头下面的螺丝不要拆

按键板和显示板，LED数码管产生大量的热量，因此数码管背面装有散热器

里面是520M带通滤波器（用于低频转换）和输出的步进衰减器以及倒灌功率保护部分

前面板通过铰链与机身连接，但铰链的卡扣非常有趣，直接就在PCB上焊接了一个保险丝座当作卡扣

铰链上与卡扣对应的一端，是一个铆接的圆螺母

随后是后面板，一些内部结构毫不掩饰的印刷在了厚重的金属屏蔽罩上

右侧的屏蔽罩下面是电源滤波器和待机电源的变压器，待机的时候给恒温晶振继续供电

左侧则是8662A的几个相当关键的部件，包括了恒温晶振，输出环VCO，高频基准环VCO

两组相互独立的金属屏蔽罩，厚实的铸铝材质

去除屏蔽罩以后可以看到内部的器件，在这个密闭的环境中晶振不受风扇的气流干扰。此外8662A的散热风扇是经过动平衡调整的，对VCO的振动耦合也很轻微

晶振和基准频率选择的板子可以直接拔掉，这两者都没有螺丝固定，靠上部的壳体顶着

基准频率选择/分配板

频率基准部分的底板。VCO的拆解由于比较繁琐，在第二章单独描述,请参见以下链接
HP 8662A PART II VCO拆解

所以现在可以来到这台怪兽的顶部了。这里仍旧是70年代HP普遍使用的铝型材屏蔽结构，每一张板卡都有一个独立的空间安装，这种结构在8662A上得到了进一步加强，所有缝隙都被导电材料妥善填充，将射频泄露和串扰降到非常低的程度

维修期间拍下的插槽内部的样子，背板是镀金的，机器的正中央是冷风风道，通过小孔吹进每个卡槽里。每张板卡都通过许多螺丝严密的紧固，我有一种错觉，看起来像台风级核潜艇顶部的发射井盖…

机身侧面，散热气流从卡槽侧面吹出机外

大多数情况下，低频和控制信号以及电源走板卡底部的金手指触点，高频和较为敏感的信号走板卡顶部的同轴线

中部是一个线槽，去除顶盖后可以看到不少线缆都布置在里面

底部结构，控制信号通过排线从前面到达各个单元的背板

各单元背板是独立的，又紧凑的拼接在一起，上面标注了各个板卡的信号定义，上个世纪的工程师对可维护性的追求是今天的高密度电子产品难以想象的

另一块背板

从电源模块出来的接线端子，电源线直接焊接到各个背板上

由于机内板卡众多，从这里的拆解开始图片将按照每个功能单元区分

首先是电源部分，8662A的主电源由开关电源和二级线性稳压构成，尽管使用开关电源，但经过严密的设计依旧可以用于要求最严格的射频信号源上

电源仓内的三块板卡，一块开关电源，一块线性电源，还有一块用于电源电压监视

电源仓内的背板以及滤波电容之类的东西

电源监视板，主要测量各路输出电压是否合格，控制相关的保护电路

半桥推挽结构的主开关电源，开关变压器和各路滤波电感都在严密的屏蔽之下

主开关电源板的背面，高压侧开关管还特别安装在红色的散热器上

半桥中心抽头的耦合电容由于承受极大的涟波电流而产生高热，随着时间推移逐渐老化，电容的外皮都烧裂了，但依然在坚持工作

现在已经比较难买到高频的轴向电解电容了，不过找到了RIFA PEG124，这些电容的参数标称可以用于高频环境，并且具有长寿命

电容上贴了感温贴纸，用于在工作一定的时间以后再检查电容的最大温度

旧电容，有一颗内部已经严重发黑了

另外在两颗电容上并联了600V 100nF的陶瓷电容，希望稍微能旁路下高频电流

这是运行了100小时后拆开检查电容温度的照片，已经超过50摄氏度，但还没有达到80摄氏度，预计电容能顶得住这个工作环境

另外拆开检查的时候顺便把电源背板上的一颗老款炸弹换成了新款炸弹（笑

电源部分最后一块板子，二级线性稳压部分

这块板子槽点也比较多..首先是湿钽电容漏了，但并不影响整机工作

三个调整管

然后是令人震惊的一幕。起初我以为是晶体管单纯的没装到底…

…实际上问题没有这么简单

晶体管的绝缘子并没有放进去，就强行安装晶体管了，以至于散热器和PCB都已弯曲。在这样几乎没有散热的条件下该机仍然正常工作了20多年，可见这块电路质量确实过硬

拆下散热器并去掉导热垫以后可以发现有一个晶体管完全没有接触过散热器

重新平整铝片，并用陶瓷片替换原来已经老化的硅胶垫

最后是漏液的电容，好在腐蚀并不严重

目前的电解电容仍然很难提供可与湿钽电容相比的体积/容量比，于是利用这里最后一点空间挤进去两个普通电解电容

低频/小数环部分，负责产生频率相对较低但是高分辨率的信号以提供给输出环，这是PLL的最内层。由于拆除所有模块工作量过大，因此从这部分开始就没有全部模块的照片了

A3A3 N LOOP 分频/鉴相器

A3A7 低频环输出VCO

可以看出该VCO设计上充分考虑了降低麦克风效应，电感都是同轴线做的，牢固的焊接在PCB上，降低对振动的敏感度

A3A4 N LOOP VCO 与A3A7看起来是一样的

A3A8 FM SL VCO，用于产生FM调制的一部分

CO是哈特莱振荡器结构的，谐振电感就是这根围着晶体管的弯曲的铜条。HP使用大电容小电感的搭配降低了电感对振动的敏感度，在每一级都对降低8662A相位噪声有细致的考虑

高频环/高频基准部分。负责产生基本频段的最终输出频率，也就是320-640MHz的信号，8662A的其它输出频率都是从此频段通过分频或者混频扩展而来的

A6A9 VCO电源/控制板

这块板子将机内的频率控制信号通过ROM译码成VCO的电感组合，从而在调节频率的时候同时调节VCO的工作频段

A6A6 RS环（基准环）混频器

A6A5 基准环鉴相器板

A6A3 高频倍频板。这是频率基准的一部分，产生520M信号以及320-640M 步进20M的信号以提供给输出环，这是锁相环系统里最外层的一级。但本级没有使用PLL间接合成，而是利用对10M基准的倍频与混频的组合产生所需信号

8662A内部几颗重要的晶体滤波器之一，对倍频来的160MHz信号带通滤波，并且尽可能多的去除边带噪声成分。由于晶体滤波器对振动敏感，同样在这里采取了减震措施

A6A1低频倍频板，与A6A3属于一套环路

金手指的屏蔽罩下方可以看到一些滤波用的器件

这里同样有一颗经减振安装的晶体滤波器

输出环路部分，这部分将基本频段扩展到10KHz-1.28GHz的整个输出频段，并进行幅度调节，AM调制等控制

A4A4信号分配板

A4A7 AGC/ALC自动幅度控制板

A4A2倍频器板。用于产生高频段（>640M）的输出信号

这块板上有两个电调谐跟踪滤波器，其修正系数存储在旁边的ROM中，根据频率控制信号译码控制产生调谐电压的DAC，因此如果这部分损坏，只能整体更换

A6A5 低频下变频器，用于产生低频段(<120M)的输出信号

A4A3 低频放大器。低频段的预放大器，同时兼具低频段一部分幅度控制功能

几个继电器和电阻搭的分立衰减器

A4A1 输出放大器。所有输出信号都经过这块板子

最后一部分是控制系统，位于机器的最前端，产生所有控制逻辑信号，首先是左侧的一些板卡

A2A4 频率输出板，输出各级锁相环所用的频率控制信号。这块板子同时还具有回读逻辑，可以自检输出的控制信号是否正确，设计上比较严谨

A2A3 幅度控制板，输出ALC部分的幅度调节信号以及驱动机械衰减器

A2A2 扫频控制板

A2A1 键盘接口板。读取前面板的键盘编码组合

然后是右侧的微机部分

A2A8 RAM/ROM板。这块板子上有一块独立的ROM用于存储机械衰减器的修正系数表

A2A6处理器板

A2A5 HP-IB（GPIB）接口板。与大多数仪器不同，GPIB地址是在这块板子上设定的，因此调节地址需要拆开外壳

~本系列到此结束，感谢您阅读~

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