Signalgenerator 8640B i gåva till Radiomuséet


Museet har fått några fina instrument från en nederländsk radioamatör. Bland dessa instrument fanns ett par äldre men högklassiga signalgeneratorer av Typ 8640B. Här kommer en liten berättelse om utveckling av, och egenskaper hos denna numera klassiska generator.


Signalgenatorn presenterades i HP Journal februari 1973. (http://hparchive.com/Journals/HPJ-1973-02.pdf) och fanns kvar 18 år senare i HPs katalog 1991. Föregångaren var 608 i olika modeller som var en stor tung rörbestyckad signalgenerator. Problemet var bara att den rörbestyckade generatorn hade så bra prestanda att HP tvekade i det längsta med att utveckla en transistoriserad variant. Att släppa en senare modell med sämre prestanda än föregångaren var ju otänkbart. Konkurrenterna hade inte samma tryck på sig. Wavetek släppte en helsyntetiserad modell med beskedligare prestanda och aggressiv marknadsföring.

Jag äger själv en Wavetek 3002 som jag har varit nöjd med i nästan 20 år även om den är något underlägsen 8640B, prestandamässigt.

Hur löste HP dilemmat? Resultatet blev en legendarisk signalgenerator, som fortfarande betingar tusenlappar på Ebay.

Frekvensområdet var givet 500 kHz till 512 MHz eller bättre. Man insåg att det inte skulle gå att klara prestandakraven på spektral renhet och lågt fasbrus med en syntesgenerator. Man valde en analogt avstämd mikrovågssresonator med ett Q -värde på hela 500 för att få en riktigt ren signal. Resonatorn är den runda blanka klumpen som syns på bilden nedan, som visar undersidan av signalgeneratorn.

Det var naturligtvis orimligt att ha en analog krets för varje frekvensområde så man valde frekvensområdet 230-550 Hz för huvudoscillatorn. Sedan dividerade man succesivt ner den frekvensen med en faktor två för de lägre frekvensområdena. Man får då en fyrkantsvåg, men det är inget problem så länge som fyrkantsvågen är helt symmetrisk. Man behöver då ”bara” filtrera bort de harmoniska övertonerna för att få en fin sinusvåg. Generatorn innehåller därför vippor i den då moderna ECL-logiktypen för att dela ner grundfrekvensen och en passiv filterbank för varje frekvensområde. De olika filtren kopplades om med ett sinnrikt kamsystem som styr mångpoliga omkopplare. Kamaxeln är mekaniskt kopplad till våglängdsområdesomkopplaren. Huvudoscillatorn innehåller även en varistor som kan påverka frekvensen i viss utsträckning och hantera frekvensmodulation, samt faslåsning till kristalloscillatorn på 5 Mhz (eller en gemensam referensoscillator för flera instrument).
Generatorn innehåller en digital frekvensräknare, som klarar upp till 550 MHz. Frekvensräknaren kan användas för både den interna oscillatorsignalen och externa signaler. I läge intern är räknaren kopplad till huvudoscillatorn (250 -550 MHz). För att få rätt visning ändrar man tidbasen efter inställningen av våglängdsområde. Genom att trycka på knappen Lock kan då räknaren användas för att faslåsa frekvensen till tidbasen, som i sin tur är styrd av den högstabila kristalloscillatorn på 5 MHz. Det är också möjligt att använda en extern referensoscillator. Genom att faslåsningen har en måttlig påverkan på frekvensen kan man få både korttidsstabilitet med lågt fasbrus och långtidsstabilitet.

Det är inte bara frekvensen som måste vara stabil för en generator av den här klassen. Utsignalens amplitud måste vara stabil, helst över hela frekvensområdet och kunna varieras i ett område av 140 dB. 8640B klarar generera utsignal från ca 19 dBm ner till -145 dBm (ca 0,02 uV) Vid användning av de lägsta signalnivåerna ställs extrema krav på lågt internt brus och att instrumentet inte strålar ut någon effekt vid sidan av utgångskontakten. Avkänning och reglering av utnivån sker med en sofistikerad ALC-krets (Automatic Level Control), som också används för att styra amplitudmodulationen. Förutom samtidig frekvensmodulation och amplitudmodulation klarar generatorn även pulsmodulering (ner till 1 us pulser). Extern signal för modulation är naturligtvis också möjligt via separata ingångar.

LF-generatorn för intern modulering är en komplett LF-oscillator (option 001), som klarar 20 Hz till 600 kHz. LF-signalen kan tas ut separat via BNC-kontakt från 1 mV till 3 V över 600 ohm. LF utsignalen och intern modulation regleras med separata kontroller.

En annan vanlig option är 002 som utökar frekvensområdet till 1024 MHz via en frekvensdubblare.

Ytterligare en option är 003 som skyddar generatorn mot HF som kommer in på instrumentets utgång från mätobjektet. Den karar 50 W bakifrån. Tyvärr är de två generatorer som museet fått utan denna option. Om man bränner stutsteget blir därför generatorn värdelös eftersom slutförstärkaren innehåller HP specifika specialkretsar som inte längre går att få tag på.

Vill man titta på uppbyggnaden mer i detalj kan man gå till : http://hpmemoryproject.org/wb_pages/wall_b_page_10b.htm och bläddra fram till 8640B.
Där finns också mycket annan intressant information.

Det som jag berättat framgår visuellt av nedanstående blockdiagram över uppbyggnaden.

Även om 8640B har unika och enastående egenskaper är de generatorer som man kan få tag på idag inte utan problem. Problemen hänför sig huvudsakligen den komplicerade mekaniken med massor av kugghjul kardanväxlar och omkopplare. I regel är ett eller flera kugghjul söndriga, omkopplare har tappat kontaktstift och värst av allt problem med den så gott som oreparabla slutförstärkaren. Får man problem med kavitetsavstämningen finns heller inget man kan göra.

Jag är nu mitt uppe i arbetet med att få igång museets två gåvor och har gott hopp fortfarande, även om flera kugghjul och omkopplare måste repareras. Det finns gott om förebilder på nätet, som kämpat (-ar) med samma eller liknande problem.

Lennart Nilsson

Det här inlägget postades i Okategoriserade och har märkts med etiketterna . Bokmärk permalänken.