For the little and big repairmen.
The manual was basically unavailable, until now. I uploaded it in parallel to KO4BB, so it should appear there after some time too.
Until now, here is a link to the manual as this is a highly demanded piece of documentation:
Thanks to everyone that contributed to the scan!
Enjoy! 🙂
Ein kurzer Kommentar zu Beginn: Der Folgende Bereicht ist nicht von mir (Martin) verfasst, sondern stammt von Heinz und wurde mir dankenswerterweise zur Veröffentlichung übersandt. Daher eine Bitte: Solltet ihr Fragen haben, schreibt sie direkt an Heinz als Mail und nicht als Kommentar unter diesen Beitrag. 🙂
So, nun aber los:
Modifikation zur Unterdrückung unerwünschter Spurious-Signale bei (f0-10.7 MHz)
Beide Analyzer zeigen bei einem zu messenden Signal mit f0, genau 10.7 MHz unterhalb von f0, ein Spurious-Signal, das ziemlich nervt und welches eigentlich am Eingang nicht existiert und dummerweise im Analyzer selbst entsteht. Dieser Beitrag beschreibt eine kleine Schaltungsmodifikation, die diesen unerwünschten Effekt beseitigt.
Der nachfolgende Screen-Plot, Abb. 1, zeigt den unerwünschten Effekt. Hierzu wurde ein Eingangs-CW-Signal mit 100 MHz und 0 dBm eingespeist. Diesen Träger sieht man im Plot in der Mitte. 10.7 MHz unterhalb dieser 100 MHz CENTER-Frequenz sieht man das störende Signal (roter Pfeil). Dieses Signal gibt es nicht am Eingang, leider aber auf der Anzeige.
Es geht also darum, diesen Spurious zu unterdrücken.
Zunächst einmal einige Bemerkungen zu den angesprochenen Spectrum Analyzers. Der HP8568A überstreicht einen spezifizierten Frequenzbereich von 100 Hz – 1.5 GHz (und ein bisschen mehr, ab 1.7 GHz fällt der angezeigte Pegel rasch ab). Es war einer der ersten Controller-gesteuerten Analyzer und hatte für die damalige Zeit ein super-niedriges Phasenrauschen, was man auch an der kleinsten Auflöse-Bandbreite (RES BW) von 10 Hz und einer Anzeigedynamik von 100 dB ablesen kann [1]. Beim LO handelt es sich natürlich um einen Synthesizer (heute gibt es selbstverständlich auch bessere Analyzer, gegen entsprechendes Bargeld).
Der große Bruder ist der HP8566A und hat dasselbe Anzeigegerät mit IF-Section, wie der HP8568A. Die IF-Section ist auch austauschbar zwischen HP8568A und HP8566A (falls man einmal so etwas sucht). Der HP8566A überstreicht einen Frequenzbereich von 100 Hz – 22 GHz (24 GHz unspecified). Aussehen und weitere Eigenschaften sind ähnlich. Der LO arbeitet natürlich wieder als Synthesizer (von der HP8671 Generator Serie ausgehend, weiterentwickelt) mit Oberwellenmischung für die höheren GHz-Bänder. Beide Geräte wurden in großen Stückzahlen hergestellt und sind in vielen Industrie-Laboren noch heute zu finden. Sie sind ausgesprochen servicefreundlich (wer ‘mal einen Avantek-Analyzer repariert hat, weiß was ich meine…). Auch gibt es sämtliche Serviceunterlagen, z.B. [2],[3] die keine Fragen offen lassen. Bei ebay werden die Geräte im 1K EUR Bereich gehandelt. Der HP8568A etwas günstiger, der HP8566A in der Regel oberhalb von 1K. Beide Geräte gibt es auch in der weiter entwickelten B-Variante, HP8568B und HP8566B. Diese B-Variante zeigt übrigens den oben beschriebenen spurious „bug“ nicht. HP schien offensichtlich mit diesem Spurious auch nicht zufrieden zu sein (diesmal nicht nach dem Motto: „it’s not a bug, it’s a feature“). Weitere allgemeine, vielleicht hilfreiche, Bemerkungen zu diesen Geräten am Ende des Berichts.
Um heraus zu finden, woher dieser störende Spurious kommt, sehen wir uns ein sehr vereinfachtes Blockschaltbild an und betrachten die Frequenzaufbereitung und Umsetzung mit den 3 Mischern (CONVERTERs). Siehe Abb. 3.
Schwarz dargestellt sind die Frequenzen für den gesamten Frequenzbereich (FULL SPAN). Jede beliebige Eingangsfrequenz wird am Ende auf die 21.4 MHz gemischt, um dann in dieser Frequenzebene den Filtern mit einstellbarer Bandbreite (RES BW) zugeführt zu werden.
Legt man ein Signal mit 100 MHz an (blau), wie auch oben im Plot, Abb. 1 dargestellt, wird dieses in Anzeigemitte, wenn der durchlaufende 1. LO gerade die passende Frequenz hat, nämlich (blau, 2150 MHz) wieder genau auf die 21.4 MHz gemischt.
In einem 2. Schritt betrachten wir, wie die Frequenzumsetzung für die Stelle erfolgt, die uns interessiert: Das Spurious-Signal ist 10.7 MHz unterhalb des angezeigten 100 MHz-Signals in Abb. 1 zu sehen. An dieser Stelle hat der 1. LO eine Frequenz, die 10.7 MHz niedriger ist, als 2150 MHz, also genau 2139.3 MHz (rot). Verfolgen wir nun die Signalkette, durch alle Mischer bis zum Ende, sehen wir, dass am Ende, in der 3. IF, eine Frequenz von 10.7 MHz (rot) entsteht. Dieses Signal sollte eigentlich von den folgenden, hochwertigen, IF-Filtern restlos weggefiltert werden und somit nicht weiter stören. Bei der Weiterverstärkung des 10.7 MHz-Signals entsteht aber nun, aufgrund von Nichtlinearitäten 2. Ordnung im nachfolgenden Verstärker, insbesondere bei hoher Aussteuerung, eine störende Oberschwingung, die natürlich mit 2 x 10.7 MHz genau 21.4 MHz beträgt und nun munter von der nachfolgenden Schaltung sauber durch alle Verstärker und Filter läuft und schließlich auch auf der Anzeige (bei 100 MHz – 10.7 MHz) zu sehen ist.
Zur Lösung könnte man den Verstärker intermodulationsfester machen (sehr aufwändig, zumal auch noch eine Verstärkungsregelung integriert ist) oder aber einfach das 10.7 MHz-Signal unterdrücken, so dass auch keine Oberschwingungen mehr entstehen können. Gesagt, getan, zwischen dem 3. Mischer (C) und dem nachfolgenden Verstärker (E), in Abb. 4, wird ein Parallelschwingkreis als Sperrkreis bei *) eingefügt. Ähnlich wird übrigens in den weiter entwickelten B-Varianten (HP8568B und HP8566B) vorgegangen. Dort liegt ein Sperrkreis, als Serienkreis ausgeführt, mit vergleichbarer Wirkung, an ähnlicher Stelle, etwas weiter hinten in der 21.4 MHz-Verstärkerkette, die auch ein wenig modifiziert ist. Die nachfolgende Abbildung 4 zeigt den Originalschaltungsauszug für den HP8568A und die Stelle *) für den zusätzlichen Sperrkreis, auch Notchfilter genannt.
In Abbildung 5 ist das zusätzlich eingefügte Notchfilter für 10.7 MHz dargestellt. Die praktische Ausführung zeigt Abbildung 6. Das Spulengehäuse (dicker roter Pfeil) wurde auf den Mischer aufgelötet, so dass das Abstimmloch im Spulengehäuse durch ein anzubringendes Loch (dünner roter Pfeil) in der oberen Alu-Befestigungsplatte zur Abstimmung im eingebauten Zustand erreicht werden kann. Die Induktivität, bzw. die Spule weist 4 Windungen CuL auf, die Parallelkapazität hat 1500 pF. Der Abgleich erfolgt eingebaut, im betriebswarmen Zustand. Dabei wird die Spurious-Anzeige auf Minimum eingestellt. Die Einschubeinheit „A20 THIRD CONVERTER“ befindet sich in der RF-Section des HP8568A, von der Unterseite zugänglich.
Der gesamte Effekt basiert, wie schon erwähnt, auf Verzerrungen 2. Ordnung, ist also stark aussteuerungsabhängig. Wenn das anzuzeigende Signal (in unserem Fall 100 MHz als CENTER Frequency) dicht an der oberen Referenzlinie (REF) liegt, ist der Effekt am stärksten.
Das erzielte Ergebnis zeigt Abbildung 7. Das Spurious-Signal ist nun um ca. 20 dB niedriger und je nach RESOLUTION- und VIDEO-Bandbreite kaum noch sichtbar. (Ähnlich sieht es bei den B-Versionen HP8568B und HP8566B auch aus.)
Vergleicht man diesen Plot mit Abb. 1, ist die Verbesserung offensichtlich. Mit ein wenig Arbeit und dem Einbau eines Sperrfilters wurde also das PROBLEM GELÖST.
Abschließende Bemerkungen zu den Geräten und zur A- und B-Version: Alle diese Analyzer werden bei ebay regelmäßig angeboten und sind, falls man genügend Platz hat und der Tisch die Masse von ca. 30 kg verträgt, sehr empfehlenswert. Es handelt sich um professionelle Geräte, die nicht ohne Grund mehrere Jahrzehnte produziert wurden und für den Dauereinsatz konzipiert waren. Sie sind ausgesprochen reparabel, es gibt komplette Serviceunterlagen im Netz, u.a. [2], [3] und Ersatzteile gibt es auch in Hülle und Fülle. Die Platinen sind in einzelnen vollständig abgeschirmten massiven Kammern eingesteckt. Mit erhältlichen Extenderboards sind Fehler schnell gefunden, da man direkt in den Schaltungen messen kann. In aller Regel sind die Einschübe/Platinen der A- und B-Versionen kompatibel.
Möchte man einen Digitalplotter (z.B. HP7475A oder ähnliche) direkt über GPIB an den Analyzer anschließen, empfiehlt es sich die B-Variante zu kaufen (HP8568B oder HP8566B), da die A-Variante (HP8568A oder HP8566A) nur über einen Analog-Plot-Ausgang verfügt (X-Y Schreiber). Plotter-Stifte für die Digitalplotter gibt es übrigens wieder zu kaufen. Hin und wieder wird auch ein Nachrüstsatz von A nach B bei ebay angeboten („HP 8568 AB Retrofit Kit“). Sollte einmal das Display (Bildröhre, grün) „morsch“ werden, was nur selten vorkommt, es werden sog. replacement displays angeboten (Simmconn Labs). Der Umbau ist problemlos und getestet, man hat dann sogar eine farbige Anzeige (Intensität wird in Farbe umgesetzt). Preis ca. 600 EUR.
Mit einem GPIB-USB Adapter, z.B. Prologix, lassen sich alle Funktionen der Analyzer per Computer steuern und die Messdaten auslesen. John Miles, KE5FX [4] bietet auch, großzügigerweise, zahlreiche Software (freier Download) für Plots, automatisierte Phase-Noise-Messungen, Surveillance-Betrieb (Wasserfall-Spektrum-Plots), usw., die alle über GBIP gesteuert werden und auch problemlos funktionieren.
Auf jeden Fall viel Spaß bei dem „Spurious Hack“ Deines HP8568A oder HP8566A!
Cheers, Heinz, DJ5FN
Heinz Schmiedel
schmiedel@ieee.org
Referenzen
[1] Hewlett-Packard Journal, JUNE 1978, pp. 1-23, www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1978-06.pdf
[2] KO4BB Manuals, Timing, Ham Radio, Test Equipment, www.ko4bb.com
[3] ArtekManuals, www.artekmanuals.com, ehemals Artek Media (pdf-Manuals in guter Qualität zu angemessenen, fairen Preisen)
[4] John Miles, KE5FX, www.ke5fx.com
Kurz vor Weihnachten ist bei mir zwar kein dicker Mann mit weißem Bart stehen geblieben, aber ich bekam einen Anruf: „Du, hier steht ein bisschen Gerät rum, dass du vor dem Schrott retten kannst.“
Also gut, mal hin und ein Gerät entdeckt, auf dass ich sogar schon ein paar mal mehr oder weniger lustlos bei eBay geboten hatte: Ein Tektronix Samplingscope der 11000er-Serie.
Diese Serie von Tektronix besteht aus nur sehr wenigen Geräten und ist recht hoch spezialisiert in ihrer Anwendung: Ganz schnelle, digitale Signale. Es handelt sich um reinrassige Sampling-scopes, die keinerlei „Echtzeit“-Fähigkeit haben. Gesampelt wird mit bis zu 200 kS/s, also voll lahm.
Warum ich sowas will? Jedes China-Scope kann ja heutzutage 1 GS/s oder mehr… ja… aber… die Tektronix-Einschübe (auch die 11000er Serie ist Einschub-basiert) gehen in ihrer analogen Bandbreite unglaublich hoch. Der schnellste Einschub, der SD-32, hat eine analoge Bandbreite von bis zu 50 GHz!!
Wenn man sich z.B. mit schweineschneller Logik beschäftigt und sich ansehen möchte, ob die Pulse aus den Baugruppen so aussehen, wie man sich das vorstellt: Voila, das ist deine Kiste!
Und genau hier ist meine Anwendung, hin und wieder befasse ich mich mit dem Design einigermaßen flotter Pulsgeneratoren um Frequenzkämme bis in den GHz-Bereich zu erzeugen. Da ist es natürlich nett, auch mal die Anstiegszeit qualifiziert messen zu können. Vor dem Hintergrund bin ich, wie geschrieben, schon ein paar mal um so eine Kiste herum geschwänzelt.
Naja, jetzt ist es soweit. Einladen, heim fahren, ausladen:
Etwas Beifang ist auch noch dabei, ein HP 54111D und etwas Kleinkram.
Bestandsaufnahme:
Die Einschübe hat man mir nicht mit in den Container geworfen, welch Ärger.
Der optische Zustand ist schön, ein paar Aufkleber, die runter wollen, sonst nichts.
Es liegt eine Notitz bei, „Nicht reparierbar“ – Na, das wollen wir mal sehen.
Erster Blick: Ja, 230V sind eingestellt. Also Stecker rein und anschalten.
Nix knallt, öde.
Die LEDs der Frontplatte blinken, es klickt hin und wieder ein Relais und auf dem Monitor wird mir mitgeteilt, dass der Selbsttest läuft. Nach etwa 30 Sekunden spielt das Tek die fröhliche Melodie eines fatalen Fehlers, bleibt hängen und präsentiert: E5622
E5622 gehört zur Kategorie der schwerwiegenden Selbsttest-Fehler des Zeitbasis-Boards, man kommt aus dem extended-test-Menü nicht raus: Die Kiste bleibt stur und macht nix.
Uff…
Aber, Tante Google weiß wie so oft Rat und findet einen Eintrag aus der Tek-Mailingliste auf groups.io: https://groups.io/g/TekScopes/topic/11801_diagnostic_help/30445357?p=
Alles halb so wild, wenn der Fehler auftritt heißt das höchstwahrscheinlich die NVRAMs sind platt. Dabei handelt es sich um zwei Feld-Wald-Wiesen-RAM-Chips, die in speziellen Sockeln von Dallas stecken (Typ DS1213, gibts aber nicht mehr), die eine Batterie enthalten. Nach 25 Jahren ist die nun platt und damit auch das RAM, der Inhalt ist weg. Das ist aber wohl gar kein Problem, wird dort geschrieben. Neue NVRAMs gibt es, das ST M48Z35-70PC1. Einfach rein Stecken, ein paar mal ein und aus schalten und die Kiste läuft wieder.
Ob die NVRAMs wirklich platt sind, lässt sich ja leicht überprüfen: Da sie ja gesockelt sind, müsste ich die Vcc messen können. Hier erlebe ich eine positive Überraschung: die Cal-Aufkleber von Tektronix sind oben wie unten noch unversehrt auf der Kiste, da war also niemand drin und hat versucht irgendwas zu reparieren.
Ich weiß garnicht, wie viele völlig verpfuschte Kisten ich schon hatte. Mir ist es immer am liebsten, der Fehler ist noch jungfräulich. Das „Gewerk“ von anderen erst mal mit großem Aufwand rückbauen zu müssen, ist nun nicht gerade die helle Freude. Nicht, dass ich besser bin was Pfusch angeht, aber dann ist es wenigstens MEIN Mist… 🙂
Nimmt man den Geräteboden ab, sind die NVRAMs direkt zugänglich. Das Schlimmste ist es also, das schwere Gerät auf die Werkbank zu wuchten.
Kurz gemssen:
Gerät an 5V.
Gerät aus 1 mV.
So wird das nichts mit NV.
Hier sieht man im ausgebauten Zustand schön den Puffer-Sockel von Dallas:
Also am Sonntag den 20.12. noch schnell bei Mouser die NVRAMs bestellt. 21.12. Versand und am 23.12. morgens um 9 Uhr steht Fedex vor der Tür. Und das Paket kam aus den USA. Verrückte Welt.
Die Chips sind schnell getauscht und Tatsache, es kommt Bewegung in das Gerät: Neue Fehlermeldung T1331. Das bedeutet, dass der Inhalt des NVRAMs nicht okay ist. Welch Wunder.
Ein und Ausschalten hat bei mir nichts gebracht. Aber einmal den Selbsttest bei eingeschaltetem Gerät nochmals durchlaufen zu lassen hat alle Fehlemeldungen vertrieben. Das war’s. Gerät läuft wieder. Sogar die Uhr geht noch fast richtig.
Nun brauchte ich noch Einschübe. Wie mein Glück es will, ist bei eBay just zu diesem Zeitpunkt ein SD-26 zu einem Vernünftigen Preis drin. Der SD-26 ist ein Sampling-Kopf mit einer Bandbreite von 20 GHz und zwei Kanälen. 3…2…1… Meins.
Genau am 31.12. ist das Paket da, schaffe ich den Projektabschluss noch 2020? Feiern fällt ja eh aus, auch wenn allein das natürlich ein Feuerwerk wert gewesen wäre 😉
Flux ins Gerät damit und… voila, ich seh’ was.
Ich hab einen schnellen Puls-Generator von Leo Bodnar, der packt laut Spezifikation 28,4 ps Anstiegszeit. Mit dem SD-26 messe ich eine Anstiegszeit von 33 ps.
Zunächst etwas Verwundert fange ich an zu überlegen. Die 4-5 ps Unterschied kann ich ja so nicht auf mir sitzen lassen. Was, wenn der neu gekaufte Sampler defekt ist?
Da so schnelle Pulse und deren Betrachtung für mich Neuland sind, muss ich wiedermal etwas nachlesen und recherchieren. Nach kurzer Zeit komme ich der Sache schon deutlich nahe: Da der SD-26 aber mit der eigenen Anstiegszeit von 17,5 ps noch signifikant in das Ergebnis einspielt, muss ein etwas schlechteres Ergebnis heraus kommen. Nach etwas Rechnen, die Zeiten kann man quadriert addieren und dann die Wurzel ziehen, mit den beiden bekannten Zeiten komme ich auch genau auf 33 ps. Passt!
Das ist eine, zumindest für mich, neue Erkenntnis: Betrachte ich die Anstiegszeit von einem Puls, muss mein Messgerät nicht nur deutlich sondern sehr erheblich schneller sein, sonst verfälscht es das Ergebnis. 4-5 ps sind nicht viel, bei dem hier gemessenen Puls-Generator aber ist die Spezifikation 30+-2 ps. D.h. nach meiner Messung wäre er nicht mehr innerhalb.
Anschließend noch ein kleiner Test: Ich nutze einen HP 8671B Synthi als Quelle und Triggere auf die 10 MHz-Referenzfrequenz.
Hier zu sehen, 18,5 GHz im Zeitbereich, etwas rauschig, aber gut auszumachen. Das Rauschen ist vermutlich zu weiten Teilen der niedrige Triggerpegel (aus dem 8671 kommt die Referenz nur mit 0dBm raus).
Wunderbar. Ich bin zufrieden. Jetzt werde ich mich auf die Lauer legen, weitere Einschübe zu ergattern. Insbesondere einer der 30er wäre gut, aber die Preise sind teilweise doch recht happig.
Noch einige Worte zu diesen Geräten. Das sind wirklich ziemlich spezielle Kisten und auch ausgesprochen unhandlich in der Bedienung: Sie können prinzipbedingt nicht mehr (bzw. Nur eingeschränkt) auf das Signal triggern. Sonst bräuchte man ja eine Triggerschaltung, die auch 20 GHz oder mehr Bandbreite hat. Also mal eben ein Signal einspeisen und angucken, das geht nicht.
Hier muss man sich mit Techniken behelfen:
1) Trigger-Eingang. Um bei dem Puls-Generator von Leo Bodnar zu bleiben. Der hat einen zweiten Anschluss aus dem eine Triggerflanke kommt, die mit der steilen Pulsflanke korrespondiert. Wenn man sowas hat: Gewonnen!
2) Clock-Ausgnag: Der 11802 gibt seine interne Clock aus, wenn man also sein Messobejkt an den Takt des Messgerätes anpassen kann, ist es auch einfach.
3) Delay-Line: Der 11802 hat im Gegensatz zum 11801C/CSA802 nur eingeschränktere Software-Funktionen. Dafür hat er aber in seiner aqusition-unit zwei delay-lines. In diesen ist auch ein Leistungsteiler, der auf den Triggereingang gelegt werden kann. So kann auf das Signal getriggert werden, dies geht aber nur für Pulse (schnelle Flanke, moderate Wiederholrate), nicht für CW-Signale. Die Bandbreite der Delay-Lines ist natürlich beschränkt.
Das gilt alles natürlich nur für richtig flotte Signale. Ein 100 kHz Sinussignal speist man einfach in den Triggereingang parallel mit ein, fertig. Aber ein 11000er ist nun wirklich nichts, um sich einen 100 kHz Sinus anzugucken. Das ist wie mit dem Prosche einen Umzug zu machen, geht, ist aber irgendwie blöd.
Heute wollen wir uns mal mit einem richtigen Oldtimer beschäftigen: Dem SMDU Messsender/Funkmessplatz von Rohde und Schwarz.
Der SMDU wurde im Jahr 1976 als Nachfolger des SMDA eingeführt und hatte eine phänomenal lange Produktionszeit: In meinem Katalog von 1987 ist er nachwievor gelistet. Das hängt vermutlich damit zusammen, dass der SMDU bei Behörden und Bundeswehr zur Messausrüstung gehörte und dort eine lange Verfügbarkeit gewünscht (und bezahlt) wird.
Den SMDU gibt es in zwei Varianten: Der „Universal-Variante 04“ und der „Sprechfunk-Variante 06“ (und einige Weitere…). Die 06er-SMDUs haben einen erweiterten Modulations- und Demodulationseinschub, der auch z.B. Klirr-Messungen des NF-Signals erlaubt. Für Funkgerätemessungen ist also der 06er das, was man möchte.
Darüber hinaus ist die Option B1 (Syncro) ausgesprochen wichtig: Damit wird der frei schwingende Oszillator des SMDU mit einem Quarz diszipliniert und auf ein einstellbares Kanalraster gezogen. Das will man heutzutage auf jeden Fall, sonst driftet der Messender stärker als das Messobjekt.
Fügt man nun noch einen der Vorsätze SMDU-Z1 oder SMDU-Z2 hinzu, hat man einen Funkmessplatz beisammen.
Die SMDUs sind auch heutzutage noch ausgesprochen beliebt, viele Funkamateure haben sie noch in Nutzung. Dies schlägt sich auch im Gebrauchtpreis wieder, ein SMDU in gutem Zustand wird oft teuer angeboten.
Für den Gebrauchtkäufer ein wichtiger Hinweis: Was ich hier tue, sind mitunter ganz typische Alterserscheinungen an den Kisten. Nahezu jeder Besitzer wird sich über kurz oder lang damit konfrontiert sehen. Geräte, die noch nicht überholt und aufgearbeitet werden, sind daher grundsätzlich als defekt/überholungsbedürftig anzusehen.
Eine Sache ist ein großes Manko an den Geräten: Die stufenlose Eichleitung. Das ist eine Kohleschleifbahn, wenn die durch ist, dann ist sie durch. Wer nicht zufällig noch ein Ersatzteil hat, kann die vergessen, irreparabel. Also immer gucken, ob die noch sauber durchläuft!
Persönlich wollte ich einen SMDU eigentlich nie wirklich haben. Das ist mir doch eine Spur zu alt und zu groß. Zumal, wie bereits erwähnt, die SMDUs teilweise (selbst unrestauriert) für erstaunlich viel Geld angeboten werden. Und, bei aller Liebe: Über 500€ für ein Gerät, das spätestens mittelfristig eine komplette Wundertüte an Problemen darstellen wird? Nein.
Nun begab es sich, dass im Dezember 2019 Marc so ein Ding vor die Füße gefallen ist und eine fröhliche Diskussion über die Restauration losging. Irgendwie wirkt so ein Oldtimer doch ganz charmant…
Und, wie der Zufall es so will, sehe ich im Januar 2020 dann plötzlich ein sehr günstiges Angebot für einen SMDU „04“, defekt zum Selbstabholen. Und dann auch noch genau auf der Strecke gelegen, die wir zwei Wochen später in den Skiurlaub nehmen wollen: Okay, ich werde wohl Oldtimerfreund.
Unter dem hochbegeisterten Blick meiner Frau wechselt der SMDU im süddeutschen Raum den Besitzer und landet in meinem Kofferraum.
Dieses Foto stammt vom Tag der Rückreise beim Ausladen in der Garage. Nachdem die Frage eh kommen wird: Die zwei Kisten Bier haben mich in etwa so viel gekostet, wie der SMDU. Ohne Pfand.
Das ist okay, immerhin weiß ich zu dem Zeitpunkt nicht, ob das ganze Gerät nicht ein Fall für den Wertstoffhof ist und wirklichen Bedarf habe ich ebenfalls nicht. Es ist ein Spaßprojekt aus reiner Freude am Basteln. Die Parallelen zum Oldtimer werden immer mehr.
Das Gerät war, wenig überraschend, defekt. Schaltet man es ein, tut sich einfach gar nichts.
Die Feinsicherung ist durchgebrannt und brennt zuverlässig bei jedem Einschalten auch wieder durch: Irgendwo befindet sich ein Kurzschluss.
Das Gerät hat viele hässliche Aufkleberreste auf der Front- und Rückseite. Der Kleber hatte jetzt 40 Jahre Zeit sich einzuarbeiten, das abzubekommen wird Arbeit.
Mehr ist von außen nicht zu erkennen.
Wie so oft geht es am Anfang immer im Netzteil los. Das Netzteil nimmt etwa die Hälfte der Rückwand ein und besteht auf einer großen Platine und einem recht schweren Trafo. Mit etwas (okay, reichlich) Fummelei kann man es ausbauen ohne das ganze Gerät zu zerlegen.
Auf den ersten Blick fällt auf, dass die Gleichrichter-Dioden offensichtlich extrem warm geworden sind: Das Board ist dunkel verfärbt. Auch ist optisch schon klar, dass die nicht mehr in Ordnung sein können:
Und hier ist auch der Grund für die defekte Sicherung: Die Diode ist keine solche mehr, sondern ein Kurzschluss.
Ich löte alle defekten Dioden aus, und ersetze sie provisorisch. So kann ich das Netzteil am RT-5 langsam hochdrehen und weitere Diagnosen durchführen.
Es zeigt sich: Drei Spannungen sind nicht da: +15V (A), +15V (B) und +5V (digital). Diese werden durch Linearregler erzeugt, die allesamt defekt sind.
Kleine Anmerkung: Aus dem Netzteil kommen sonst auch 32V und 60V raus. Da kann man beim Messen an der Pfostenleiste hervorragend Funken ziehen. Obacht!
Nachdem ich weiß was fehlt, möchte ich erstmal einen Test machen, ob ich morgen zum Wertstoffhof fahre: Die drei Spannungen werden extern eingespeist und der Rest vom Netzteil selbst versorgt. Tue ich dies, erwacht der SMDU zum Leben:
Kurze Prüfung mit dem HP 11096B: Es kommt HF aus der Kiste raus! Große Freude.
Die Modulationsanzeige zuckt und reagiert. Die PLL rastet meistens. Nur der Zähler zeigt absolut garnichts an: Immer 0 Hz.
Der Wertstoffhof rückt in weite Ferne. Es lohnt sich also, hier Zeit zu investieren. Gut.
Das Netzteil wird wieder ausgebaut und das Hauptgerät kommt zunächst mal ins Regal.
Was wissen wir? Keine 5V, keine 15V.
Was sehen wir: Alte Röderstein-Elkos aus den 70ern, abgebrannte Gleichrichter-Dioden.
Defekt sind beide 7815 im TO-3 Gehäuse und ein MC1569/MC1469. Der MC steuert zwei Leistungstransistoren, die stellen sich am Tektronix 576 aber als vollkommen okay heraus.
Die Linearregler finde ich als NOS-Ware und bestelle sie. Das wird ein paar Tage dauern.
Die Gleichrichterdioden sind etwas komplizierter. R&S hat hier N4007 verbaut und die sind offensichtlich ganz schön heiß gelaufen. In späteren Geräten wurden stattdessen BY-251 verbaut, die können laut Datenblatt 3A, während die N4007 nur mit 1A spezifiziert sind. Man war sich also bewusst, dass das nicht so ganz optimal war (auch wenn es immerhin 40 Jahre funktioniert hat).
Ich habe mich hier für „viel hilft viel“ entschieden und nach Marcs Tipp (er hat die auch genutzt) BY-255 eingebaut. Die haben nochmal ein etwas größeres Gehäuse und sollten Wärme gut abführen können.
Schaut etwas gequetscht aus, ging aber leicht versetzt alles rein.
Die Rödersteins werden alle überprüft, haben aber auch nach 40 Jahren noch ihre Nominalkapazität. Da ich kein Fan von pauschalen Bauteil-Tauschorgien bin, bleiben sie im Netzteil. Mir ist klar, dass die ROEs nicht grundlos einen schlechten Ruf haben, manche sind aber auch vollkommen okay. Daher handele ich immer so: Wenn mindestens ein Elko Defekt ist, werden auf dem Board gleich alle getauscht. Wenn keiner Probleme macht, dürfen sie bleiben.
Nachdem die Halbleiter eingetroffen sind, werden sie eingebaut. Dabei fällt mir auf, dass die Wärmeleitpaste mittlerweile nur noch ein grünlicher, harter, kristalliner Belag auf der Glimmerscheibe ist. Die Halbleiter wurden im Betrieb auch unangenehm warm. Daher werden alle Leistungshalbleiter ausgebaut, gereinigt und mit frischer Wärmeleitpaste wieder eingebaut. Dadurch verschiebt sich die Erwärmung doch merklich von den Halbleiter-Gehäusen hin zum Kühlkörper, so soll es sein. Generell wird das Netzteil aber schon arg warm.
Schönes Detail: Die Halbleiter sind alle unterhalb des Kühlkörper gesockelt, man muss sie nur losschrauben und kann sie rausziehen.
Eine Überprüfung zeigt: Das Netzteil funktioniert wieder genau so, wie es soll: Sehr schön.
Beim Zusammenbau passiert mir leider noch ein dummer Fehler: Dadurch, dass es alles etwas fummelig ist, stoße ich gegen einen der Durchführungsfilter des Verstärkermoduls und breche ihn ab: Mist!
Die Metallkante auf dem Foto gehört zum Netzteil-Modul. Ist alles reichlich eng da drin.
Nach dem Einbau startet der SMDU brav und alles scheint grundsätzlich wieder zu gehen. Jetzt kann ich das Gerät vernünftig in Betrieb nehmen und die Bestandsaufnahme vertiefen. Diese weitere Prüfung ergibt nun folgende offene Punkte:
Das sind alles bekannte Probleme der SMDUs und werden in den folgenden Abschnitten behandelt.
Das Reinigen der Front war wirklich nötig. Diese ganzen hässlichen Kleberreste verschandeln den eigentlich recht guten Zustand des Gerätes. Die üblichen Methoden wie Erwärmen, Spüliwasser und Ähnliches sind bei solch eingebrannten Resten leider nicht immer erfolgreich. Ich habe mich dazu entschieden, die ganz hartnäckigen Stellen mit Isopropanol zu behandeln. Ich weiß, dass es auch den Lack der R&S Fronten angreift, aber nur langsam und minimal. Den Kleber wiederrum sehr schnell. Also her mit der Radikallösung! So war ich in der Lage, den Großteil der Reste abzubekommen. Einige Schatten sind leider geblieben, aber gelohnt hat es sich in jedem Fall.
Alle Drehknöpfe und Schalter habe ich entfernt und einzeln gereinigt. Die Frontplatten der Einschübe (Modulator, Syncro) habe ich ebenfalls abmontiert und einzeln geputzt.
Alles in allem, bin ich sehr glücklich über das Resultat. Eine deutliche Aufwertung.
Der NF-Oszillator ist ein einfacher Schwingkreis mit einem großen Drehko, um die Frequenzen von 15 Hz bis 150 kHz zu erzeugen. Ein bekanntes und klassisches Problem ist verharztes Fett in der Mechanik.
Auf keinen Fall sollte man mit Kraft am Drehknopf drehen! Die Achse besteht aus Pertinax und die Madenschrauben fressen sich einfach nur durch das Material. Wenn der nicht wirklich leichtgängig ist, muss man da ran.
Natürlich ist es so, dass man an die mechanische Durchführung im Drehko muss und natürlich muss man dafür zunächst den kompletten Modulatoreinschub zerlegen.
Nach dem Entfernen der Federringe kann man (theoretisch) die Durchführung aus der Gleitlager-Buchse herausziehen. Praktisch ist da Einiges an Kraft nötig. Auch Vorsicht an dieser Stelle: Das Zahnrad im Drehko ist mit einer Feder vorgespannt. Wenn man die nicht entfernt, fliegt sie einem entgegen!
Ich habe die Durchführung dann einige Zeit in Petroleum eingelegt um das braune, verharzte Fett zu entfernen. Nachdem alles entfettet ist, wird neues Fett aufgetragen und es geht wieder an den Zusammenbau. Danach war der Oszillator wieder verstellbar und funktioniert tadellos.
Das Problem mit dem Zähler war keine wirkliche Reparatur. Ich habe alle Stecker abgezogen, die Stiftleisten etwas geputzt und dann die Stecker ein paar Mal draufgesteckt und abgezogen. Das hat das Problem bereits behoben. Eine leichte Reparatur.
Auch die Probleme mit den ganzen Druckschaltern waren bei mir(!) leicht gelöst:
Durch vielmaliges Bestätigen wurde die ganze Mechanik wieder etwas gangbarer und alle Kontakt- und Umschaltprobleme lösten sich in Luft auf. Das muss so aber nicht sein und wird auch bei mir keine Dauerlösung darstellen: Irgendwann werde ich mal die Zeit nehmen, alle Druckschalter zu zerlegen, zu reinigen und neu zu schmieren. Das ist eine Schweinearbeit, vor der ich mich so lange wie möglich drücken werde. Betätige ich die Schalter eine Weile nicht, fangen sie auch wieder an zu hängen. Das Thema ist also immer latent vorhanden.
Wenn Ihr Euch die Sprechfunk-Variante „06“ oder „56“ anlacht, seid Euch sicher: Der hat noch viel mehr von diesen Druckschaltern. Wenn die „reif“ sind, und Ihr da richtig ranmüsst: Da könnt Ihr Stunden verbringen! Fragt mal den Marc… 😉
Eine kleine Sonderaufgabe hielt mein SMDU noch für mich bereit: Die Spannungsanzeige des Syncro geht nicht. Nach genauerem Hinsehen war klar: Der Zeiger hängt mechanisch. Ganz links ist er frei (man sieht einen Spalt), aber ab etwa der Mitte stößt er an der Oberseite der Skala an und klemmt fest:
Also baue ich das Instrument aus und nehme es auseinander. Sofort fällt auf, dass der Zeiger vollkommen lose ist und daher vornüber hängt. Hier wurde ein Klebstoff genutzt, der sich mittlerweile in Brösel verwandelt hat. Ich kann den Zeiger einfach herausziehen. Unter dem Mikroskop gelingt es mir, den Zeiger wieder an Ort und stelle zu kleben und das ganze Instrument auch wieder zusammenzubauen. Dafür müssen teilweise Kupferdrähte, dünner als ein Haar, ab- und angelötet werden. Auch die Rückholfeder muss ausgebaut werden (fehlt noch in dem Foto, eine klassische Spiralfeder).
Am Ende ist alles zusammengebaut und freigängig. Das Instrument geht wieder und darf zurück ins Gerät.
Beim Einbau des Netzteils habe ich ja dieses Filter abgebrochen. Zum Glück habe ich bei eBay eine Baugruppe gefunden, in der mehrere dieser Filter verbaut sind:
Da sie nur 3€ gekostet hat, habe ich einfach mal zugeschlagen.
Eine Messung ergibt, dass die Filter beide 3 nF haben (ob das auch der nominelle Wert ist? Im Handbuch sind die nicht genauer Spezifiziert), also froh ans Werk:
Das neue Filter ist etwas kürzer als das Original, aber es macht sich da ganz gut. Das Signal ist eh nur ein Schalt-Signal (ob AM oder FM moduliert werden soll), die Filterung ist also nicht so kritisch.
Mit der Reparatur kann ich leben.
Damit ist der SMDU fertig.
Ich habe ihn grundsätzlich geprüft und bin soweit zufrieden. Der Ausgangspegel ist reichlich hoch, vielleicht hat hier mal jemand repariert und es etwas zu gut gemeint. Ich messe etwa 6 dB mehr als er laut der Skala machen sollte. Da muss ich vielleicht nochmal ran und den Verstärkerzweig neu abgleichen.
Frequenz stimmt erstaunlich gut.
Rest FM liegt laut CMTA bei etwa 10-11 Hz.
Störstellen sind bei unter -90 dBc.
Phasenrauschen -110 dBc @1kHz.
Modulation geht auch:
Ich glaube, die Spezifikationen sind in einigen Punkten noch etwas besser.
Es ist also schon so, dass mein SMDU nachwievor nicht perfekt ist, aber ganz sicher bin ich mir nicht. Ich habe ein sehr frühes Modell und die ganzen Spezifikationen, die man so im Netz findet, sind deutlich jünger. Da sich zwischen 1976 und 1987 doch etwas in der Elektronik weiterbewegt hat, kann ich mir gut vorstellen, dass spätere Modelle mit moderneren Transistoren bessere Werte haben. Wenn jemand ein Datenblatt der 04er Serie von 1976 hat, wäre ich Daran sehr interessiert.
Die Eichleitung lässt sich auch noch ohne Aussetzer oder Sprünge durch kurbeln.
Es ist alles gut genug, um damit ernsthaft messen zu können. Von daher habe ich mich dazu entschlossen, die Restaurierung an dieser Stelle zu beenden. Es kann ja auch gut sein, dass ich nur Geister jage.
In Zukunft nehme ich vielleicht nochmal die Oszillatortrommel auseinander und fette die Lagerung neu. Die ist bei mir aber noch recht gängig, daher lasse ich davon erst mal die Finger. Ich habe schließlich schon genug Defektes repariert, da muss ich nicht auch noch etwas reparieren, dass überhaupt nicht defekt ist. Das und ein Abgleich der Ausgangsleistung kommen auf die Liste für den nächsten langen Winter oder Covid-Lockdown.
Zuletzt möchte ich mich noch bei Marc bedanken. Diese Parallel-Restauration der zwei SMDUs mit den vielen Diskussionen hat viel Freude gemacht.
Und selbstversändlich bei meiner Liebsten, die einen weiteren Zentner Schrott im Haus zu erdulden hat 🙂
I have had the same problem as all owners of a HP 3457A: The LCD is hard to read under bad lighting-conditions. Apparently at the time, when HP developed the 3457A, there were no LCDs available that feature back-lighting (that is what I have heard).
Recently, I found in my LED-Box a pile of perfectly cylindrical 3mm LEDs that have a diffuser at the tip and wondered if they would make a good Display-Illumination. Opening the unit, I saw a gap between the LCD-Module and the case. Fortunately, the LED fits perfectly on one side and on the other side they fit with a bit of filing on the LEDs. This is good as my goal is to add the back-light but do not make permanent alterations on the unit. Generally, all that is shown here can be removed to its original state.
After adding 4 LEDs per side, the gap is filled up. I did put them all in series to have high voltage, but low current. After digging through the pile of transformers, I found one that fitted my needs. I did not want to add it to the PSU of the unit, to keep it fully separated.
I took a small piece of prototype-board (you can get them very cheap off eBay in various form-factors) and build up a very primitive PSU: Transformer, full-bridge rectifier, current-limiting-resistor. Using PCB-standoffs, I glued the PCB to a shielding-element (I used epoxy). By thus, I avoided drilling holes. Epoxy should break off the metal without leaving residue, if necessary.
I did put the small PSU in parallel with the mains-transformer of the DMM. I just soldered the wires onto the connector on the main-board. So, the light is also being switched by the mains-switch. Of course, if you now change the voltage-setting on the mains-voltage, the light will either not work, or go boom. So be careful on that.
After assembly the result looks like this:
And in total darkness (camera is exaggerating of course, it is not that bright – but still readable!):
Of course, no super-bright and uniform light. But in comparison with before (no light at all) a massive improvement. Even in total darkness it is at least readable. The whole LCD-Module was never intended for adding a light. So it is no surprise, the results are a bit limited.
So, if you do it, do not expect results of a proper backlit Display. This is helping, but properly backlit displays are constructed differently. For starters, I call it a backlight, but it actually isn’t. It comes in somehow from the side, with no diffuser placed inside the LCD-Module. So, its a compromise… but one I’m happy with. 🙂
I am considering, to do this mod also with my 3478A, but I’m not sure if its possible in a compact unit like that. As that unit is a) rarely used and b) has it’s home on my well illuminated bench (while the 3457A is stuck with the cal-equip in a corner), it is not a real priority at the moment.
If anybody does such a retrofit, I’d love to hear about the results.
Kein Bericht auf meiner Seite, sondern nur der Verweis auf Marcs Homepage: http://bymm.de/
Die #50 “Rohde & Schwarz FSEK 30 – Reparatur einer 40GHz Eichleitung”
Mein Anteil ist da mit drin.
Viel Spaß beim Lesen 🙂
Hi Leute,
die OVs hier in der Region (F03, F39, F42, F66) bieten einen Lizenzkurs für das Erreichen der Klasse E an. Alles weitere findet Ihr auf der Seite:
https://afu-kurs-darc.jimdosite.com/
Los geht es mit einer Informationsveranstaltung:
03. September 2019 19h bis 20h
Hochschule Darmstadt
Schöfferstraße 12
64295 Darmstadt
Gebäude D20, Raum 406 (4OG)
Do not try this at home 🙂
Richtige HF-Steckverbinder, also alles ab 3,5 mm, sind ja so ‘ne Klasse für sich. Man braucht sie nun mal, aber die meisten Menschen sind froh, wenn sie nichts damit zu tun haben müssen. Während man bei N oder gar PL schon “voll Gorilla” an den Stecker ran gehen muss, um irgendwas kaputt zu machen, reicht bei denen schon eine Kleinigkeit aus und alles ist im Eimer. Und genau davon handelt dieser Beitrag.
Ich habe gebraucht zwei Inmet 6 dB Dämpfungsglieder gekauft. Leider kam die Enttäuschung direkt nach Erhalt des Umschlags: Eines der Beiden war beschädigt (= im Eimer):
Der Verkäufer hielt die Präzisionsstecker für SMA und hat, nehme ich mal an, diese auch mit SMA-Kabeln getestet. Ein schönes Beispiel, wieso niemals SMA-Stecker in 2,92 mm Stecker rein gehören! Wahrscheinlich war der Pin des Test-Kabels etwas länger und hat die Kontaktfedern verbogen bzw. abgebrochen. So ein Mist! Die Rückabwicklung mit dem sichtlich zerknirschten Händler war kein Thema, aber nun hatte ich einen defekten Abschwächer, was also tun?
Das was man nie tun darf, oder soll: Am Stecker rum biegen! Zunächst aber eine Bestandsaufnahme. Transmission am VNA von 2-40 GHz, klar zu erkennen zwei ziemlich üble Resonanzen bei ~15 GHz und über 30 GHz. Die über 30 ist ja nicht so wild, aber 15 ist schon sehr ärgerlich, zumal so eine Resonanz durch Fehlanpassung, je nach Kabellänge, gerne auch nochmal etwas wandern kann.
Der augenscheinlich unbeschädigte Abschwächer sieht da erheblich besser aus. Der darf so in die Adapterbox.
Nachdem nun klar ist, dass der defekte Abschwächer so für nix mehr zu gebrauchen ist, habe ich vorsichtig mit einem Zahnarzt-Werkzeug die verbogenen Kontaktfedern ganz langsam zurück gebogen, hier ist Fingerspitzen-Gefühl gefragt.
Und tatsächlich, zumindest die Resonanz bei 12 GHz konnte ich reproduzierbar weg bekommen. Die Anpassung (leider nicht fotografiert 🙁 ) war auch wieder im Rahmen. Bei 30 GHz ist der Pegel bereits etwas abgefallen. Der Messaufbau war wie abgebildet: Port-Kabel -> 2,92 mm m-f-Adapter (“connctor-safer”) -> EUT -> f-f-Adapter -> Port-Kabel.
Klar ist: Das ist Pfusch allererster Güte! Sowas macht man nicht!
Klar ist aber auch: Zumindest bis 26,5 GHz müsste man den Abschwächer so wieder gut einsetzen können. Ich werde wohl einen “connector-safer” mit etwas Loctite an den Abschwächer dran machen, dann ist die kritische Verbindung fest und mit fixem Drehmoment angezogen. Für Hobby-Niveau also durchaus nicht verloren. Letzten Endes war es aber eher ein Experiment, so richtig vertrauen mag ich dem Abschwächer immer noch nicht.
Hier ein kleiner, aber hilfreicher Tipp: Benutzung einer Messuhr an der Drehbank um gleich große Teile zu bekommen.
Ich hab mir das von Adam Booth (abom79 auf Youtube) abgeschaut und es haben schon einige gesagt: “Oh, tolle Idee, kannte ich noch nicht.” Daher schreibe ich das hier kurz mal nieder, obwohl es eigentlich super-einfach ist. Das ganze hat den weiteren Vorteil, dass man eine Messuhr auch an einer kleinen Drehmaschiene, wie meiner PM190 untergebracht bekommt. Ich wüsste nicht, wie ich eine richtige Messeinrichtung an dem kleinen Bleistiftspitzer überhaupt sinnvoll anbringen sollte.
Ich habe mir dafür eine billige Digitalmessuhr aus Fernost gekauft (10€). Meine hat 25 mm Hub, das ist für diese Anwendung sehr praktisch. Hinten an das Gehäuse habe ich zwei Neodym-Magnete geklebt, damit kann ich die Messuhr an das Bett meiner Drehmaschine heften.
Wenn ich nun mit dem Werkzeugschlitten gegen die Uhr fahre, kann ich ab da genau ablesen, wie viele mm Verfahrweg ich gemacht habe, eben wie ein DRO. Die Digitaluhr kann ich beliebig nullen, kann also ganz normal relative Abstände messen. So ist es z.B. ein Kinderspiel, wie abgebildet, vier identische Zylinder abzustechen.
PS: Und falls sich jemand auf dem Foto wundert: Ja, die Abstechklinge steht auf dem Kopf! Bei den nicht ganz so stabilen Hobby-Maschinen ist es erheblich weniger nervenaufreibend Material über-kopf abzustechen (bei verhältnismäßig hoher Drehzahl von 500-800 UPM, rückwärtslaufend natürlich). Auf die Art schneidet die Kleine wie ‘ne Große 🙂