TinySA频谱仪在收音机维修中的应用初探（二）

叶叶黄

3. 收音机维修中的故障诊断与调试需求

3.1 本振电路故障诊断与检测

本振电路是超外差收音机的核心组成部分，其功能是产生一个比接收信号频率高固定中频的振荡信号。在AM收音机中，本振频率 = 接收频率 + 465kHz；在FM收音机中，本振频率 = 接收频率 + 10.7MHz。本振电路的常见故障包括停振、频率偏移、幅度异常和稳定性差等。

本振停振是最常见的故障之一，可能原因包括：振荡管损坏、振荡线圈断路、偏置电路故障、双联电容短路等。传统的检测方法需要使用万用表测量振荡管的工作点，通过电压变化判断是否起振，但这种方法无法准确判断振荡频率和幅度。使用TinySA频谱仪可以通过感应方式直接检测本振信号，无需直接接触电路，避免了对原电路的影响。
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# H/ r/ g0 {8 O0 F频率偏移故障通常表现为收音机只能接收部分频段的电台，或者频率刻度指示不准确。这种故障多由振荡线圈磁芯位移、双联电容老化、补偿电容失效等原因引起。TinySA可以精确测量本振频率，帮助维修人员快速定位频率偏移的原因。例如，在维修一台调幅收音机时，发现低端电台接收正常但高端电台接收困难，使用TinySA测量本振频率发现高端频率偏低，通过调整振荡线圈磁芯使本振频率恢复正常，故障随即排除。
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幅度异常和稳定性差的故障表现为收音声音小、噪声大、频率漂移等现象。TinySA的功率检测功能可以测量本振信号的幅度，通过观察频谱图的稳定性判断振荡质量。如果发现本振信号幅度偏低，可能是振荡管老化或偏置不当；如果发现信号抖动严重，可能是电路存在接触不良或元件性能不稳定。
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! ^; k& k6 T+ e9 L* X% G在实际维修中，使用TinySA检测本振信号的典型步骤包括：首先将收音机调谐到一个已知频率的电台，计算出理论本振频率；然后将TinySA设置为相应的频率范围和分辨率带宽；使用感应探头靠近振荡线圈或变频管，观察频谱仪上是否出现预期的本振信号；通过比较实测频率与理论频率判断是否存在频率偏移；通过观察信号幅度和稳定性评估本振电路的工作状态。

+ d) L: B! J/ O3.2 中频电路故障分析与调试

7 ?( I; N0 H/ _中频电路是收音机信号放大和处理的核心，其性能直接影响收音机的灵敏度、选择性和音质。AM收音机的标准中频为465kHz，FM收音机的标准中频为10.7MHz。中频电路的常见故障包括：中频变压器（中周）失调、中频管损坏、滤波器失效、耦合电容故障等。
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中频变压器失调是最常见的故障，多由磁芯老化、机械振动或不当调整引起。失调的中周会导致中频信号增益下降，表现为收音机灵敏度降低、选择性变差。传统的调试方法需要借助信号发生器和示波器，通过注入标准中频信号并观察输出波形进行调整。使用TinySA可以简化这一过程，通过检测中频信号的幅度和频谱特性判断中周是否正常。

- Q( B1 V$ B0 q1 j% ^6 h; o在调试过程中，可以使用TinySA的信号发生功能产生标准中频信号，注入到中频电路的输入端，然后使用另一台TinySA或TinySAUltra的频谱分析功能在输出端检测信号。如果发现信号幅度明显降低，说明中频增益不足；如果发现信号频谱异常，说明滤波器特性偏移。通过逐步调整各个中周的磁芯，使输出信号幅度达到最大，频谱特性符合要求。

中频管故障主要表现为放大能力下降或完全失效，导致中频增益不足。使用TinySA可以通过检测中频信号的功率变化判断中频管的工作状态。正常情况下，经过中频放大后信号幅度应该有明显提升。可以用自制同轴线缆探针，手动接入对应射频点位进行测量，但是需要注意加装对应的衰减器，防止tinySA 烧毁。如果发现某一级中频放大后信号幅度没有变化或反而降低，说明该级放大器存在故障。
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滤波器故障会导致选择性下降，表现为相邻电台干扰严重。TinySA可以通过扫频测试方法检测滤波器的频率响应特性。使用信号发生器功能产生扫频信号，通过滤波器后用频谱仪观察输出信号的幅度随频率变化的曲线，判断滤波器的中心频率、带宽和阻带衰减是否符合要求。
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0 _4 a" h  D0 U- G3 r* k3.3 频率校准与统调技术
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1 A5 {2 x* _4 R3 T5 n/ H$ @3 J频率校准和统调是收音机维修中的关键技术环节，直接影响收音机的接收性能。统调的目的是使收音机在整个接收频段内都能保持最佳的灵敏度和选择性，主要包括频率覆盖校准和跟踪调整两个方面。

A.频率覆盖校准是确保收音机能够接收整个频段内的所有电台。在 AM 波段，标准接收频率范围为530kHz～1710kHz；在FM波段，标准接收频率范围为 87MHz～108MHz。校准过程需要调整本振电路，使频率刻度指示准确。使用 TinySA可以精确测量本振频率，通过调整振荡线圈和补偿电容，使低端和高端的本振频率符合理论值。

B.跟踪调整（统调）是确保在整个接收频段内，输入回路的谐振频率与本振频率始终保持固定的中频差。传统的统调方法使用信号发生器在600kHz、1000kHz、1500kHz等几个标准频率点进行调试，通过反复调整天线线圈位置和补偿电容使输出最大。使用TinySA可以实时观察频率响应曲线，使统调过程更加精确和高效。

在实际操作中，可以使用TinySA的信号发生功能产生标准电台信号，注入到收音机的天线输入端，然后使用另台TinySA频谱仪观察中频输出。通过调整输入回路的天线线圈和补偿电容，使在整个接收频段内中频信号幅度保持最大且平坦。这种方法可以一次性完成整个频段的统调，避免了传统方法的反复调试。
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' e' Y! V9 K; s0 ]对于数字调谐收音机，频率校准还包括晶体振荡器的频率调整。数字调谐系统通常使用455kHz或22.5792MHz 的晶体振荡器作为频率基准，晶体频率的准确性直接影响整个接收频率的精度。使用TinySA可以精确测量晶体频率，通过调整负载电容或更换晶体使频率达到标准值。

& C# o; T3 n, _2 v1 ?  g1 Q4. TinySA在收音机维修中的标准化流程

+ o% O( G$ h: V! P6 k, X4.1    仪器准备与参数设置规范
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设备校准是确保测量准确性的关键步骤。TinySA内置了自校准功能，使用前应进行校准操作。使用 SMA 电缆接口之一将低端口连接到高端口。
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7 h5 ]/ o1 P8 i( K4 j1.   打开tinySA上微型电源开关。
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2.      触摸屏幕以激活菜单系统，然后选择 CONFIG，然后选择 SELF TEST。如果导航出错，请使用 BACK 按钮或关闭 tinySA 和 On 以恢复到已知状态。如果一切顺利，自检将通过所有测试，您可以再次触摸屏幕以得出结论，完成后设备将自动保存校准数据。
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. f+ T& D2 T" |: D6 t( i* x4 K7 ^* }- f在参数设置方面，需要根据具体的测试需求选择合适的工作模式。对于 AM收音机维修，通常使用低输入模式（100kHz～350MHz）；对于FM收音机维修，可使用高输入模式（240MHz～960MHz）。分辨率带宽（RBW）的选择应根据测试类型确定：检测本振信号时使用3kHz～30kHz的窄带，检测中频信号时使用30kHz～300kHz的宽带，检测干扰信号时使用100kHz～600kHz的宽带。

扫描参数设置包括中心频率、频率跨度（Span）和扫描点数。中心频率应设置为待测信号的理论频率，频率跨度应设置为能够包含完整信号频谱的范围，扫描点数通常选择 290 点以获得最佳的频率分辨率。例如，在检测 465kHz中频信号时，可设置中心频率为465kHz，频率跨度为100kHz，分辨率带宽为30kHz或者3kHz。

( X) K/ r6 r/ V4 R4.2 信号耦合与检测方法
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, X7 e7 n3 v  l6 q) E2 f+ j4 a信号耦合是将收音机电路中的信号传输到TinySA频谱仪的关键环节。根据不同的测试需求，可以采用直接耦合、电容耦合和感应耦合三种方法。
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A.直接耦合方法适用于具有测试点或连接器的电路，可以使用SMA转 BNC电缆直接连接。在使用直接耦合时，需要注意阻抗匹配问题，确保连接电缆的特性阻抗为50Ω。同时要注意输入信号的幅度，避免超过TinySA的最大输入电平（+10dBm），TinySA在240MHz到960Mhz的测量频段，只有低于-20dBm的输入功率才能准确测量，所以必须使用衰减器将输入TinySA的功率降下来。

2 P7 G& y. C1 s9 b! X6 JB.电容耦合方法适用于无法直接连接的测试点，通过电容将信号耦合到频谱仪。推荐使用100pF～1nF的高频陶瓷电容，电容的耐压值应大于被测信号的最大幅度。在连接时，电容的一端接测试点，另一端通过电缆连接到 TinySA的输入端，电容的接地端应就近连接到电路的地电位端。
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: |0 F/ I2 J. B3 L* ^5 m3 }' m# R2 kC.感应耦合方法特别适用于检测本振信号和其他高频信号，无需直接接触电路，通过电磁感应获取信号。感应探头可以使用一段短导线（约 10cm）或小型环形天线。在使用时，将感应探头靠近被测电路，通过调整位置和角度获得最佳的感应信号。感应耦合的优点是不会对原电路产生影响，特别适合检测高阻抗节点的信号。
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在检测过程中，应注意以下几点：首先，确保测试环境安静，避免其他无线设备的干扰；其次，保持探头稳定，避免因移动产生的噪声；再次，注意安全，避免探头接触高压部件；最后，记录测试数据和频谱图像，为后续分析提供依据。

4.3 数据解读与故障判断准则
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正确解读TinySA显示的频谱数据是故障诊断的关键。在频谱图中，横轴表示频率，纵轴表示信号幅度（以dBm为单位）。正常的信号应该表现为清晰的峰值，峰值位置对应信号频率，峰值幅度反映信号强度。

& `! \! b5 d. Z+ q# [在本振信号检测中，如果频谱图上出现与理论本振频率相符的清晰峰值，且峰值幅度稳定，说明本振电路工作正常。如果没有峰值出现，可能是本振停振；如果峰值频率偏移，需要调整振荡线圈；如果峰值幅度偏低，可能是振荡管增益不足；如果峰值抖动或伴有大量杂波，说明本振稳定性差。
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: R4 |- C6 [7 ^  z中频信号的频谱特征应该是一个对称的钟形曲线，中心频率为标准中频（AM 465kHz，FM 10.7MHz），带宽符合滤波器设计要求。如果发现信号幅度异常低，说明中频增益不足；如果发现频谱不对称或有畸变，说明滤波器特性偏移；如果发现有寄生峰，说明存在谐波或互调干扰。

& x  |, C* s' O* J在干扰信号检测中，需要区分正常信号和干扰信号。正常的电台信号具有规则的频谱特征，而干扰信号通常表现为不规则的噪声或特定频率的强信号。通过观察干扰信号的频率、幅度和时间特性，可以判断干扰源的类型和性质。例如，连续的窄带干扰可能来自其他无线设备，脉冲型干扰可能来自开关电源或电机。

功率测量是另一个重要的分析手段。TinySA的功率检测精度为±2dB（校准后），可以准确测量信号强度。在收音机调试中，可以通过比较不同测试点的功率值计算电路增益，判断各级放大器的工作状态。正常情况下，经过放大器后信号功率应该增加，经过滤波器后信号功率应该在通带内保持平坦。

4.4 不同类型收音机的检测差异
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不同类型的收音机在电路结构和工作原理上存在差异，因此在使用 TinySA进行检测时需要采用相应的方法和参数。

+ G1 K9 T. |: w2 Y2 z$ D对于传统AM/FM模拟收音机，检测重点是本振电路、变频电路和中频电路。AM波段的本振频率范围为 995kHz～2175kHz（530kHz+465kHz 到 1710kHz+465kHz），FM波段的本振频率范围为 97.7MHz～118.7MHz（87MHz+10.7MHz 到 108MHz+10.7MHz）。在检测时，需要分别调整到AM和 FM频段进行测试，注意两种模式下的参数设置差异。
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