Forum: HF, Funk und Felder HP Hybridmodul Verstärker/Richtkoppler - Reparaturideen?


von P. W. (deneriel)


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Moin moin,

aus dem Bestand vom User heinblöd ist mir kürzlich ein HP 8620C 
Sweeper/Wobbelgenerator mit Einschub 86220A (10-1300MHz) zugelaufen.

"Zustand unbekannt" war die Ansage, also von vorneherein ein "mal sehen 
ob man die Kiste versteht und wieder hinbekommt"!

Langfassung mit Fehlersuche:
============================
Eine Überprüfung und Abgleich mittels Servicemanual ergab: Der Mainframe 
ist in Ordnung, die Frequenzeinstellung und Rampenerzeugung funktioniert 
einwandfrei.
Die Messwerte waren, wenn überhaupt, lediglich um ein paar mV aus den 
Vorgabefenstern raus. Für einen rund 50 Jahre alten Kasten insofern 
völlig akzeptabel.
Das Ausgangssignal ließ sich auch messen aber unterhalb von rund 500MHz 
kame zunehmend ziemliche Messwertgrütze raus.

Also mal an den Spekki angeschlossen und siehe da: Es kommt was raus.
Aber wer viel misst, misst Mist.

Das Signal hatte einen erschreckend geringem Pegel irgendwo bei -30, 
-40dBm und jede Menge Oberwellen die mit -10dB zum Hauptsignal 
durchschlugen.
Eigentlich sollte das Ausgangssignal zwischen 0 und 10dBm einstellbar 
sein und die Oberwellen mindestens -30dB unter dem Nutzsignal liegen.
Wenn man die Ausgangsleistung unter etwa 5dBm gestellt hat, war das 
Signal ganz weg.

Also vom leichten zum komplizierten durchgeschlagen:
Der Kasten besteht aus einem Festfrequenzoszillator, einem 
YIG-Oszillator, dann einem Hybridmodul aus Mischer und Abschwächer, 
danach noch ein Hybridmodul Verstärker und Richtkoppler für die AGC.

- Abgleich der Steuerplatine neu gemacht, passt
- Frequenzerzeugung sowohl beim Oszillator als auch beim YIG 
funktioniert.
- Mischer funktioniert auch. Wenn man den Abschwächer mittels externer 
angelegter Spannung manuell steuert, ändert sich das Signal am 
Mischerausgang.

Bleiben das Verstärkermodul und die AGC.
AGC habe ich durchgemessen aber alle Bauteile haben sich verhalten wie 
sie sollten. Auch keine mechanisch beschädigten Bauteile gefunden.
Die AGC scheint aber nur zwei Zustände zu kennen, zwischen "volle Pulle" 
und "nichts" scheint es einfach nichts zu geben. Aber grundsätzlich 
funktioniert die ganze Rückkopplung und auch die alten Halbleiter sind 
intakt.
Tantals gibt es hier keine.


Ergebnis:
=========
Der Fehler muss also im letzten Hybridmodul liegen.
HP 5068-7004; das gibt es laut Internet nicht. Wahrscheinlich weil das 
Internet jünger ist...

Also das Modul ausgebaut, aus dem Labornetzteil befeuert und einfach mal 
-20dBm@100Mhz eingespeist. Das war die Größenordnung die am 
Mischerausgang anlag, das sollte der Baustein also vertragen.
Siehe da: Es gibt ein schwaches Ausgangssignal, aber ungefähr bei 
-50dBm.
Eigentlich sollte der Kasten doch Verstärken und nicht dämpfen.
Ohne Spannungsversorgung hingegen kein Signal messbar. Also irgendwas 
passiert da drin.

Na gut, kaputt isses eh schon. Also den Proxxon Schleifer gezückt und 
dem Modul den Deckel geraubt.
Zur Erinnerung: Das ist 70er Jahre Technik. Die Strukturen kann man mit 
einer besseren Lupe noch erkennen. Siehe Bild oben.

Die Strukturen sind sogar so groß, dass man mit einer feinen Messspitze 
das Signal von Modul zu Modul verfolgen kann wnen man vorsichig ist und 
keine Bond Wires zerstört.
Genau das habe ich auch getan. Das erste Modul ist ein Verstärker der 
das Signal um ca. 25dB verstärkt. Das zweite und vierte Modul kann ich 
nicht einsortieren. Ich vermute irgendeine Art von Anpassung.

Das dritte Modul ist wieder ein Verstärker, und Bingo! Am Ausgang habe 
ich -35dBm im Vergleich zum Eingang. Das gehört ganz sicher nicht so.

Danach folgt noch ein Butterfly-Filter und vor dem Ausgang eben der 
Richtkoppler mit zusätzlich einer Diode für die Temperaturkomensation.


Lösungsansatz?
==============
Ersatzbeschaffung fällt aus. Das Modul ist nicht zu bekommen. Wenn, dann 
als Bauteil in einem genauso alten Sweeper. Nicht sinnvoll.
Und ich will jetzt auch keine Unsummen in ein 50 Jahre altes Gerät 
stecken.


Also welche Möglichkeiten bleiben?
1. Schmeiß weg den Kasten
Klar, geht immer.

2. Ein alternatives Modul rein basteln.
Für eine Handvoll Taler kann man durchaus etwas weniger alte 
Hybridmodule aus Verstärker und Richtkoppler bekommen. Ggf. halt ohne 
die Temperaturkompensationsdiode.
Was ich über das Modul weiß ist die Betriebsspannung (20V).
Am Richtkoppler werden ungefähr 1V erwartet - wenn ich die fast 
unleserlichen Zahlen im Schaltplan richtig interpretiere.
Die Gesamtverstärkung dürfte vermulich irgendwo bei 30-50dB liegen.
Bei allen neueren Modulen habe ich das gleiche Problem: Welches passt?

Ein Verstärkermodul hätte ich sogar noch. Aber das geht erst bei 100MHz 
los und es würden immer noch Ausgangsfilter und Rückkopplung fehlen.

3. Hackerlösung a
Die zweite Verstärkerstufe aus dem Modul entfernen. Das ist nen eigener 
Baustein der separat angeschraubt ist und an den Vorherigen, den 
Nachfolgenden und die Spannungsversorgung angebondet ist.
20dB Verstärkung und einen maximalen Ausgangspegel von 10dBm (vielleicht 
etwas mehr wegen Reserve) zwischen 10 und 1300MHz sollten mit einem MMIC 
machbar sein.
Das Interessanteste würde die Kontaktierung werden. Keine Ahnung ob das 
klappt und welche Impendanz am Ende rauskommt. Bonden kann ich nicht, 
müsste also mit Löten gehen.

4. Hackerlösung b
Ich hatte auch schon überlegt statt der Verstärkerstufe zwei weitere 
Koaxbuchsen in den Baustein einzusetzen und dann einen schnödes externes 
Modul zu verwenden. Gefiele mir fast am besten, aber die Gefahr, die 
anderen (offenen) Module oder deren Bonddrähte mit einer mechanischen 
Bearbeitung des Gehäuses zu beschädigen ist schon recht hoch.
Denkbar wäre aber auch die Verstärker komplett auszulagern und dann nur 
noch den Filter und Richtkoppler zu benutzen.
Oder mache ich mir das hier zu einfach?

5. ???
Ideen?


Gruß, Deneriel

von BastelIng (Gast)


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Hi - das erinnert mich schwer an die Reparatur meines HP8753C zu 
Studentenzeiten vor 15 Jahren.
Bei mir war die Beam-lead ungehäuste Doppeldiode des Mischers zum 
Ausgang des internen 3Ghz Wobblers defekt. Das waren auch alles solch 
offene Hybride - das ist js quasi Nachfolgetechnilogie zu Deinem Gerät. 
Dort hatte ich zunächst die Verstärker in Verdacht, und ähnliche Ideen 
wie Du.

Soweit ich mich erinnere gab es einige Jahre danach mehrere 
Diskussionsstränge im yahoo agilent Forum- oder dem Agilent eigenen 
Nutzerforum, die die Reparatur und sogar Transistortypen zum Austausch 
in den Verstärkerhybriden des 8753 diskutierten. Mit Original bzw. 
Vergleichstypenangaben. Ich schaue gleich mal in meinen Archivordnern- 
ob ich was finde.

Sind in Deinen Serviceuunterlagen die Transistortypen angrgebrn, lassen 
sir sich über die im Netz kursierenden HP nach Normalbauteil 
Crossreferenzlisten identifizieren?

Wichtig - kläre vorher, ob Deine Keramiksubstrate nich
vielleicht aus dem hochgradig krebserregendem Berylliumoxid bestehen! 
Die sahen mir auf Deinen Bildern teils etwas dunkler als normales 
Siliziumoxid aus.
Mit dem Zeug ist nicht zu spaßen, Asbest ist Schmusedecke und 
Kindergrburtstag dagegen. BeO verursacht bei so 10 Prozent der Menschen 
bereits in den allerkleinsten Staubmengen Lungenkrebs...

viel Erfolg

Maik

von P. W. (deneriel)


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Namnd,

Für die Transistoren und OpAmps ist es etwas mühselig, aber da habe ich 
die Vergleichstypen und Pinbelegungen gefunden.
Bei den Hybrid-Teilen ist im Schaltplan nur ein Block eingezeichnet mit 
Ein und Ausgängen.
Ich traue mich auch zu einen dünen Draht an einen Ein oder Ausgang solch 
einer Stufe an zu löten, aber die einzelnen Stufen zu reparieren? Nee 
;-)


Keine Panik, bei dem Substrat handelt es sich nicht um BeO - das kenne 
ich von HF Leistungstransistoren und Lastwiderständen.
Das Substrat ist glasklar - die graue Farbe kommt von der Schicht 
darunter. Keine Ahnung was das ist, aber BeO kann ich ausschließen.
Jeder Baustein sitzt wiederum auf einem Metallträger, insofern hätte ich 
den als Ganzes da runter gezupft. Das Gehäuse ist ebenfalls Metall, 
zumindest der Deckel dürfte aus Aluminium sein.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ich habe auch den 8620C und drei Einschübe dazu, leider nicht den 86220. 
Der 86222A (10 MHz bis 2,4 GHz) hat auch einen Verstärker namens A8 ohne 
Schaltplan im Servicehandbuch. Da sind nur Blockschaltpläne, während 
alles andere ausführlich erklärt wird.
5086-7217 (manufacturer code 28480, das ist HP selbst). Diese 
Bezeichnung findet Google mehrfach. Preise 95-100 Dollar

: Bearbeitet durch User
von Petra (Gast)


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Ich kann leider nicht erkennen ob das diskrete Transistoren sind. Wenn 
ja, Du sicher bist, dass er defekt ist, Du einen Ersatztyp hast, würde 
ich das Modul auf ca. 150°C aufheizen und mit Heissluft versuchen den 
Transistor auszulöten und einen neuen einzulöten. Wenn möglich probiere 
es mal vorher aus. Die Frage ist ob es nur bleihältiges Lot ist, oder 
ein spezielles Silberlot.
Das Modul ist ja schon kaputt, da kann nicht mehr passieren.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Im 86222 besteht diese Baugruppe aus drei einzelnen Blöcken, der 
Verstärker, eine DC-Einspeisung dazu und schließlich der Richtkoppler. 
40 dB Verstärkung steht irgendwo. Das komplette Handbuch habe ich noch 
nirgends im Web kostenlos entdeckt, zum Glück habe ich die gedruckte 
Ausgabe auf einem Flohmarkt gefunden.
Das hier ist nur der Abgleichteil, ohne Pläne und Beschreibungen:
https://www.qsl.net/n9zia/test/HP_86222A_B_RF_Plug_In_Operation_Service_Manual.pdf

Ich hatte ein ähnliches Problem mit dem alten R&S Spektrumanalyzer FSBS 
in der Firma. Das breitbandige GaAs Verstärkermodul ist als einziges 
nicht genauer beschrieben. Ein 5-10 GHz distributed Amplifier MMIC von 
ca. 1990 dürfte kaum noch zu beschaffen sein, da müsste man selbst etwas 
passendes suchen.

Aber nur bis 1,3 GHz sollte sich doch mit mini-circuits MMIC irgendwie 
ersetzen lassen. Die Präzision wird etwas leiden, aber besser als nur 
ein Haufen Elektronikschrott ist das immer noch.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Falls es interessiert:

In den 90er Jahren baute ich mir meinen eigen HP8444A Tracking Generator 
wo auch ein funktionsähnliches Hybrid Modul im Frequenzbereich von 
0.5-1500Mhz vorkommt. Siehe hier:

Ich entwickelte als Hybridverstärkerersatz ein auf FR4 Basis Modul mit 
Mini Circuits MMICs. Eingebaut wurde die LP in ein handelsübliches HF 
Gehäuse mit HF-dichten gefiederten Deckel. Der Verstärker war 
vierstufig. Den Tiefpass baute ich als getrenntes Modul ein. 
Funktionierte einwandfrei und auch ohne merkbaren Unterschied in einem 
Original HP8444A. Der Frequenzgang war flach bis über einige GHz. Am SA 
war im Loop Betrieb die Amplitude vs. Frequenz genauso flach und eben 
wie im Originalgerät und hier gezeigt:

Beitrag "Re: Zeigt her Eure Kunstwerke !"

(Das Modul ist die kleine, abgeschirmte Weissblechbox in der Mitte oben 
mit den BNC Anschlüssen oben).

Ich baute dafür auch eigene aktive 0.1-4GHz Isolatoren in ähnlicher 
Weise.

Da es heute, dreissig Jahre später, eine vielfach größere Auswahl an 
Breitbandverstärker MMICs gibt, dürfte solch ein Eigenbau noch 
wesentlich leichter sein. Also, durchaus im Bereich des Eigenbaus.

Übrigens, frage mal hier an:

https://www.sphere.bc.ca/

Die haben vielleicht noch solch einen Baustein. Aber anfragen.

: Bearbeitet durch User
von P. W. (deneriel)


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Nabend,

@Petra: Bis auf die Keramik-Cs ist alles in dem Baustein direkt auf dem 
Trägersubstrat montiert und gebondet. Ich traue mir ja recht fummelige 
Arbeiten mit dem Lötkolben zu, aber das ist mir dann doch etwas arg 
klein ;-)

@Christoph & Gerhard
Danke für das Feedback. Da scheine ich ja generell auf dem richtigen 
Dampfer zu sein.
Ich versuche es jetzt einfach mal mit zwei China-MMIC-Boards als 
Verstärkerstufen. Die MMICs gäbs auch einzeln, aber Platinen machen 
müsste ich dann ja auch erstmal.
Für den Kurs von den Boards kann man es einfach mal ausprobieren, und 
wenn das Signal dahinter irgendwie nutzbar aussieht, mach ich mir 
Gedanken drum wie man das dauerhaft zusammen häkelt.

Der Anbieter in .ca ist notiert. Falls die Lösungsansätze oben nicht zum 
Erfolg führen, hake ich da mal nach.
Einen 5086-7141 haben sie sogar gelistet - der ist von der Beschreibung 
her schon recht ähnlich.
Ich glaube denen sogar das: "25th year on the web" Genauso sieht die 
Seite auch aus...
Klar wäre das Originalbauteil der einfachste und ideale Weg. Aber das 
ist dann auch mindestens 45 Jahre alt und dürfte die längste Lieferzeit 
(und den höchsten Preis) von allen Lösungen haben.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Im hparchive gibt es Listen der HP part numbers
http://hparchive.com/hp_parts
speziell hier
http://hparchive.com/PARTS/HP-Parts-List-1973-74.pdf
da gab es schon "rebuilds" von anderen Teilen
5086-6005 REBUILT 5086-7005  liegt knapp daneben

Die Handbücher zu den Wobblereinschüben zum 8620 scheinen im Web rar zu 
sein.
Gerade entdeckt:
http://www.ko4bb.com/getsimple/index.php?id=manuals&dir=HP_Agilent/HP_8620_Sweeper/HP_86XX_Scales
die Skalen für den 8620

: Bearbeitet durch User
von Soul E. (Gast)


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Da gab es doch mal einen französischen Funkamateur, der mit seiner 
selbstgebastelten Bondmaschine diverse YIGs, Mischer und Verstärker 
repariert hat. Ggf könntest Du den kontaktieren, der könnte Dir bare 
dies einbauen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Schade, im HP-Journal gab es oft lange Artikel zu den Baugruppen, aber 
zum 86220 und 86222 anscheinend nichts. Immerhin eine Jahreszahl, 
Einführungsjahr 1972 bzw. 1976.
https://www.hpmemoryproject.org/collection/sigsrc.htm#mark3

von P. W. (deneriel)


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Läuft diese Woche....
Ich glaube ich ziehe mit dem Kasten um in den Fehler zum Nachbauen 
Thread und mach da ne WG mit Murphy auf 8-(


Erstmal habe ich die Ausgangsleistung am Mischer auf dem Spectrum 
Analyzer gem... nagut, geschätzt. Je nach eingestellter Dämpfung am 
Mischer müsste die ungefähr zwischen -20 und -45dBm liegen.
Bei einer gewünschten Ausgangsleistung von 0 bis +10dBm würden 40dBm 
Verstärkung schon ganz gut passen, was sich auch mit den Angaben weiter 
oben deckt.

1. Akt
Ein Date mit Murphy

Ich habe also zwei MMIC Bausteine aus Chinesien geordert - die sollten 
jeweils etwa 20dB machen, der eine bis 0dBm, der zweite bis ungefähr 
+16dBm.
Auf dem Basteltisch beide hintereinander geschaltet, angesaftet und mal 
vorsichtig mit -50dBm gefüttert.
Am Ausgang gemessen: etwa -25

Hmm, schon was wenig? Also auseinander gezupft und einzeln getestet: Der 
eine funktioniert einwandfrei. Der zweite beschränkte sich darauf das 
Signal durch zu lassen ohne es zu verstärken.
Ohne Spannungsversorgung auch das nicht, also irgendwas hat der schon 
gemacht.
Eine Minute später hat er dann ganz den Dienst quittiert - das ging 
schnell.



2. Akt
Von der Dummheit des Selbst

Also neues Platinchen geordert.
Das gibts ja nicht im Laden nebenan. Während ich also auf die Lieferung 
warte um das Modul gekümmert.
Erste Feststellung: Die einzelnen Module sind nicht nur verschraubt, 
sondern die Platinen scheinbar auch mit dem Gehäuse verlötet. Die 
winzigen Muttern (in Europa wäre das irgendwas M1,x gewesen, aber das 
dürfte eher was komisches mit imperialen Maßen sein) kann man zwar 
entfernen aber die Bausteine lassen sich trotzdem nicht lösen.
Heftige Gewalt wollte ich dem Ding aber nun nicht antun; schließlich 
will ich Teile davon ja weiter nutzen. Ausfräsen ist also eher keine 
Option.

Also die Verbindung zwischen 2. Verstärkerstufe und Tiefpass getrennt 
und das ganze Gelump erstmal mit einem Fädeldraht überbrückt.
Das hat ganz sicher nicht die richtige Impendanz. Darum kümmere ich mich 
dann wenns insgesamt funktioniert.

Modul wieder zusamen und provisorisch ins Gehäuse rein gefummelt.
Angeschlossen, eingeschaltet...
... und festgestellt dass das Modulgehäuse Kontakt mit einer Lötleiste 
der +20V Schiene hatte.

Head -> Desk

Ergebnis: Ich warte jetzt nicht nur auf die MMICs sondern auch noch auf 
einen Ersatz-Opamp.
HP 1820-0223 ist ein LM301 im TO99 Blechkanister und für die AGC 
zuständig.
Die Referenzspannung und Modulation macht ein HP 1826-0261 alias 
Steinzeittyp µA741, ebenfalls im Blechkanister. Das ist aber laut 
Schaltplan nur ein Impendanzwandler und sollte sich somit durch einen 
beliebigen Baustein aus der Bastelkiste ersetzen lassen.

Immerhin, der Rest hat es überlebt. Sogar die Transistoren sind nicht 
durchlegiert. YIG, Oszillator und Mischer sind auch heile; es sieht 
zumindest also nicht nach Totalschaden aus.

Wenn ihr Bedarf habt mal hämisch zu lachen - ist gerade ne gute 
Gelegenheit dafür.
.
.
.
Aua!
Niemand hat was von steinigen gesagt!
;-)



@souleye: Technisch wäre das zweifelsohne echt interessant, aber das 
wird den Aufwand nicht lohnen.

Anbei mal eine Aufnahme von der 1. Stufe. Mehr Details ging nicht weil 
an der Grenze der Technik angekommen. Ein Makroobjektiv habe ich nicht 
in meinem Bestand.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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>HP 5068-7004; das gibt es laut Internet nicht.
kein Wunder, ich hatte gleich eine Schreibfehler vermutet.
86 nicht 68
und den findet man auf ebay, alibaba und anderen

das Manual gibt es auch im Webarchive
https://archive.org/details/hp_86220A/page/n61/mode/2up

leider ist diese Manualsammlung nach dem Chaosprinzip aufgebaut, eine 
alphabetische Sortierung oder Suchfunktion - Fehlanzeige.

Am Eingang ist hier kein genauer Pegel abzulesen, jedenfalls etwas unter 
0dB und am Ausgang +10 dBm. Sieht nicht nach 40 dB Gesamtverstärkung 
aus, aber genauere Pegelverhältnisse innerhalb sind auch nicht 
abzulesen.

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ein militärisches Abgleichmanual zu 8620 und 86220/222:
https://www.kennethkuhn.com/hpmuseum/scans/8620c_mil_cal.pdf

von P. W. (deneriel)


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Moin Christoph,

wenns men so einfach wäre. Man findet zwar bei eBay und Co einen 
5086-7004.
Aber das kaufbare Modul ist ein anderes. Die Bildersuche spuckt das 
richtige aus, das wiederum ist aber nicht erhältlich.
Die Quellen in Kanada habe ich jetzt aber auch noch nicht angefragt.

Ich habe ein Manual für den Einschub vorliegen in welchem auch ein 
Diagram zur Fehlersuche drin steckt. Im nicht angeschlossenen Zustand 
soll über das ganze Band ein Ausgangspegel von >=-24dBm anliegen.
Wenn ich meinem Schätzeisen trauen darf, ist das auch der Fall.
-> If yes: Replace Amplifier/Detector.
Ja gut, so weit war ich schon, aber danke für die Bestätigung. ;-)

Ich habe bestimmt 3 oder 4 verschiedene Varianten vom Manual gefunden 
und das war so mit die umfangreichste. Aber frag mich bitte nicht von 
welcher der Webseiten das jetzt stammt.


Aber es geht auch ein bisschen weiter:

Die Treiberplatine ist zwischenzeitlich repariert. Natürlich war es 
nicht der LM301 sondern der µA741 daneben. Da das nur nen 
Spannungsfolger ist, steckt jetzt nen OP07 drin. Bis auf die (nicht 
gebrauchte) Kompensation ist der pinkompatibel und vor allem: vorhanden.

Mit funktionierenden Verstärkern bekomme ich auch endlich ein 
Ausgangssignal das sich sogar durchaus auf die +10dBm max einstellen 
lässt. Die Regelung ist aber nur in einem kleinen Bereich (ca. 1V 
Regelbereich statt 5V) stabil.
Ich würde mal sagen, da passt der Verstärungsfaktor noch nicht.
Ist im Vergleich zu vorher aber schon eine Verbesserung.

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