TinySA频谱仪在收音机维修中的应用初探（一）

叶叶黄

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TinySA频谱仪在收音机维修中的应用初探（一）

1. TinySA频谱仪与收音机维修技术概述

1.1 背景与意义

随着电子技术的快速发展，传统收音机作为经典的音频接收设备，在现代生活中仍然占据重要地位。然而，收音机的维修技术却面临着新的挑战。传统的维修方法主要依赖万用表、示波器等基础工具，在处理复杂的射频电路故障时往往显得力不从心。特别是在面对本振电路异常、中频信号偏移、电磁干扰等高频电路问题时，传统工具的局限性日益凸显。

TinySA频谱仪作为一款便携式频谱分析设备，其独特的设计理念和技术特点为收音机维修带来了革命性的变化。TinySA频谱仪集成了频谱分析和信号发生双重功能，频率覆盖范围从100kHz到960MHz，部分型号甚至可达 7.3GHz，完全覆盖了AM/FM收音机的工作频段。

在收音机维修领域，TinySA频谱仪的应用价值主要体现在其能够直观显示信号的频率特性和幅度信息，帮助维修人员快速定位故障点。与传统的维修方法不同，TinySA能够让维修人员“看到”电路中的信号状态，从而实现精准诊断和高效维修。特别是在处理现代数字调谐收音机的复杂故障时，TinySA的频谱分析功能显得尤为重要。

1.2 TinySA频谱仪的工作原理与技术规格

TinySA频谱仪采用传统外差扫频频谱分析仪架构，包含完整的射频前端和中频处理电路。其核心工作原理基于超外差接收技术，通过本振信号与输入信号混频产生固定中频，再经过多级滤波和放大处理，最终在显示屏上呈现频谱图像。

在硬件架构方面，TinySA包含低输入模式和高输入模式两个独立的射频通道。低输入模式覆盖100kHz～350MHz频率范围，采用高输入阻抗设计，输入衰减可在0～31dB范围内调节，最大输入电平为+ 10dBm。高输入模式覆盖240MHz～960MHz频率范围，通过独立的混频器和本振电路将信号下变频至 870kHz中频。

TinySA的信号发生功能同样强大，低输出模式可产生100kHz～350MHz的正弦波信号，谐波抑制优于 - 40dB；高输出模式可产生240MHz～960MHz的方波信号，输出电平可调范围为 - 38dBm 至 + 9dBm。该设备还内置了30MHz 温补晶振作为参考信号源，可产生1MHz、2MHz、4MHz、10MHz、15MHz或 30MHz的标准频率信号。

在技术规格方面，TinySA的频率分辨率可达156Hz（47MHz以下）或 312Hz（47MHz以上），相位噪声在30MHz频率下为 - 90dB/Hz（100kHz 偏移）和 - 120dB/Hz（1MHz 偏移）。动态范围方面，在30kHz分辨率带宽下的无杂散动态范围为70dB，功率检测分辨率为0.5dB，校准后的功率测量精度为±2dB。

1.3 收音机维修中的技术需求分析

收音机维修涉及多个技术层面的需求，从基础的直流电路检测到复杂的射频信号分析，传统维修工具往往难以满足所有需求。在AM/FM收音机中，主要的技术需求包括：

A．本振电路检测是收音机维修的核心之一。本振信号的频率准确性和稳定性直接影响收音机的接收性能。传统万用表只能测量静态工作点，无法检测本振信号的动态特性。而TinySA频谱仪可以通过感应方式检测本振信号的频率、幅度和稳定性，快速判断本振电路是否正常工作。

B．中频电路调试是另一个重要工作。AM收音机的标准中频为465kHz，FM收音机的标准中频为10.7MHz。中频电路的性能直接影响收音机的灵敏度和选择性。传统方法需要借助信号发生器和示波器进行复杂的调试，而 TinySA可以同时作为信号源和分析仪，大大简化了调试过程。

C. 频率校准和统调是收音机维修中的关键技术环节。传统的统调方法依赖听觉判断，精度有限且耗时较长。TinySA可以实时显示频率响应曲线，使统调过程更加精确和高效。

2. TinySA频谱仪的核心技术与性能特征

2.1 频谱分析技术原理与硬件架构

TinySA频谱仪的技术架构采用经典的超外差扫频式设计，这种架构在频谱分析领域具有成熟可靠的优势。在低输入模式下，信号通过低SMA连接器进入设备，首先经过0～31dB可调衰减器保护接收通道并防止内部谐波失真，然后通过350MHz低通滤波器消除混叠效应。信号随后进入包含本振的TX模块进行频率扫描，通过混频器与433.9MHz本振信号混频产生高中频，再经过433.9MHz带通滤波器清理混频产物，最后通过第二本振和混频器将高中频下变频至870kHz固定中频。

高输入模式采用不同的架构设计，信号直接通过高SMA连接器进入接收模块，通过独立的本振和混频器将240MHz～960MHz范围内的信号下变频至870kHz中频。这种设计避免了高中频处理环节，简化了电路结构，但镜像抑制能力相对有限约为30dB。

中频处理部分是TinySA的核心之一，包含3kHz～600kHz可调分辨率滤波器和120dB动态范围的功率检测器。分辨率滤波器采用多级设计，可以手动选择或自动优化，支持 1kHz、3kHz、10kHz、30kHz、100kHz、300kHz、600kHz等多种带宽。功率检测器采用对数放大器设计，能够检测从 - 120dBm到0dBm范围内的信号功率，为频谱显示提供了宽广的动态范围。

在信号发生方面，TinySA的低输出模式采用双本振架构，通过 433.9MHz本振和第二本振混频产生所需频率信号，输出信号为低谐波失真的正弦波。高输出模式则采用简单的本振直接输出架构，通过功率放大器驱动，输出为方波信号，可通过调节功率放大器的增益控制输出电平。

2.2 信号发生（或称作射频信号源）功能与参数特性

TinySA的信号发生（或称射频信号源）功能是其在收音机维修中的重要优势之一。低输出模式能够产生100kHz～350MHz的正弦波信号，频率分辨率在47MHz以下为 156Hz，47MHz以上为312Hz。输出电平可在 - 76dBm至 - 6dBm范围内调节，步进为1dB，幅度精度为±2dB。该模式还支持多种调制功能，包括AM 调制（调制深度0～100%）、窄带FM最大频偏±75kHz）和宽带FM最大频偏 ±200kHz），调制频率范围为50Hz～5kHz。

高输出模式提供240MHz～960MHz的方波信号输出，频率分辨率在480MHz 以下为156Hz，480MHz以上为312Hz。输出电平调节范围更大，从- 38dBm至 + 9dBm，支持更灵活的信号强度控制。该模式同样支持FM调制功能，但调制频率范围扩展为50Hz～6kHz，能够满足更高频率信号的调制需求。

TinySA内置的校准信号发生器是其独特功能之一，基于30MHz温补晶振设计，温度稳定性优于±0.5ppm/℃。通过可编程分频器，可以产生1MHz、2MHz、4MHz、10MHz、15MHz 或 30MHz的标准频率信号，输出电平为 - 26dBm，用于设备的自校准和频率参考。

在调制功能方面，TinySA支持多种调制类型，包括幅度调制、频率调制和扫频输出。调制参数可以精确设置，调制信号源既可以是内部生成的标准信号，也可以通过外部输入。这种丰富的调制功能为收音机的各项测试提供了全面的信号激励源。

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