Remise en état d'un analyseur de spectre R3361A Advantest

"Tous nos rêves peuvent devenir réalité, encore faut-il avoir le courage de les poursuivre" -Wal Disney-

J'ai depuis très longtemps envie d'avoir un tel appareil... On va voir si j'aurai le courage (ou le talent...) pour réparer cet analyseur de spectre obtenu a un prix correct sur lbc (350€ avec 2 cartes mémoires et toute sa doc en partie en Français).
L'engin n'est pas tout jeune puisqu'il a été acheté en mars 1990 contre 148250 francs   (presque 40 k€ actuels   )

C'est un analyseur de spectre avec une gamme de fréquence qui part a 10kHz et monte a 2,6GHz avec une résolution de 1Hz. Il possède un générateur de tracking (utile pour relever les caractéristiques des filtres). C'est un modèle A qui se transforme très facilement en B en changeant quelques bits dans une EEPROM, permettant ainsi de gagner d'un clic 1GHz de bande passante   puisque celle ci passe alors à 3,6GHz ! voir ici

Des infos sur l'usage d'un analyseur de spectre: https://on5vl.org/analyseur-de-spectre-et-radioamateurs/

Le prix de ce genre d'engin à bien baissé puisque l'on trouve des modèles neufs équivalent en performances (et avec bien plus de fonctions) a moins de 2000€ ! (genre Siglent SSA 3021X plus)

Il a été utilisé par un ingénieur qui avait monté sa boite pour developper un certain nombre d'appareil HF jusqu'aux années 2000 et était stocké depuis environ 2005.

A noter qu'il a été réparé et étalonné en 1999 chez Rohde et schwarz.

D'après le vendeur (le fils de l'ingé), l'appareil fait disjoncter la prise dès qu'il est branché, independamment de l'interrupteur M/A. Comme il s'agit d'un véritable interrupteur il est assez probable que le problème se situe au niveau du filtre secteur
Vous pouvez vous joindre a mes prières pour que la partie HF n'ai pas de soucis  

Vue de la façade, l'analyseur est très propre et on voit qu'il est équipé d'un générateur (TG)  



A l'arrière, on voit que l'option 15 est installée(*). Celle ci ajoute un contrôleur interne qui en connectant un terminal permet de mettre en place des programmes en 'pseudo basic' qui vont permettrent d'enrichir les mesures et calculs faits par l'analyseur.



L'appareil est pour l'instant stocké chez un ami qui habite a proximité du vendeur et qui a récupéré l'appareil en attendant de pouvoir me l'apporter... (merci à lui !) La suite à réception de l'appareil dans quelques semaines jours

A réception, un certain nombre de composants vont être changés d'office. Cela concerne surtout les condensateurs chimiques du module d'alimentation qui d'après les retours d'expérience trouvés sur le net peuvent être fatigués (ESR trop haut) et même présentant des fuites.
Une batterie interne NiCd sera aussi a remplacer mais heureusement elle ne sert qu'a maintenir une sauvegarde de données non fondamentales (l'autocalibration et les paramètres utilisateurs).
J'ai l'intention de mettre à la place de cette batterie NiCd de 3,6V un élément lipo d'une centaine de mAh associé à une zener de 3.9V cablée en parallèle.
Le schéma concernant l'accu NiCd:


Le remplacement prévu:



La résistance R6 de 330 Ohms présente sur la carte limite l'intensité de charge à 3mA et la diode zener limite la tension de la batterie lithium à 3,9V, préservant celle-ci de toute surcharge et lui assurant une durée de vie quasi illimité  
Une résistance de 1 ohm protège la zener si la tension de l'accu est supérieur a 3,9V lors du câblage initial.


Il y a plein d'infos sur une réparation du même appareil ici: https://www.beis.de/Elektronik/R3361A/R3361A-PowerSupplyRepair.html

on trouve aussi des conseils pour un éventuel étalonnage ici: https://www.f4ctz.fr/?page_id=393

Beaucoup d'infos sur les Analyseurs Advantest: Ancien groupe Yahoo Advantest (devenust groups.io)

(*) Une fonction de contrôleur (option 15) peut être installée dans la série R3261/3361.
Il utilise le langage informatique BASIC facile à comprendre et peut être utilisé pour se contrôler lui-même ainsi que pour un autre périphérique GPIB connecté au port GPIB. Les programmes peuvent être saisis sur un ordinateur personnel en mode terminal.
Les dispositifs d'E/S parallèles peuvent être contrôlés au moyen de la fonction de contrôleur et des mesures automatiques avec des gabarits sont possibles.
Pour les systèmes à petite échelle, ces fonctions sont extrêmement efficaces en termes de coût et d’espace. Les programmes saisis, les conditions de mesure, les données de forme d'onde ou d'autres éléments peuvent être enregistrés sur une carte mémoire, de sorte que lors de l'exécution du programme, seul l'analyseur de spectre doit être utilisé.

2 cartes mémoires de 32 Ko  sont présentes avec l'analyseur. Ces cartes mémoires sont équipés d'une pile CR2016 et communiquent via un protocole propriétaire, bien que ressemblant aux cartes PCMCIA elles n'utilisent pas la même connectique.

Schéma de l'interface:


Une carte mémoire (A09505 pour 32Ko A09506 pour 128Ko):


Vue du circuit interne (carte mémoire de 32Ko:  (le couvercle de la pile CR2016 est en place)


Il existe un modèle 128 Ko, on voit 3 emplacements libre sur le circuit imprimé. Je tenterai peut être d'y installer 3 circuits 32Ko...
La puce mémoire est disponible ici: https://www.ebay.fr/itm/372799348535 ou là (modèle compatible): https://fr.aliexpress.com/item/1005004070368400.html

J'ai reçu les pièces pour remettre à neuf l'alimentation (changement de tous les condensateurs).
Voici ce que j'ai commandé chez mouser:

List of electrolytic capacitors on the R3361A power supply unit.

For replacement in case of problems.

D = diameter
H = height
S = pin spacing
R: ref mouser

C14 = 1u/100V D5 H12 S2.5 Nichicon A9318
C20 = 1u/100V D5 H12
C22 = 1u/100V D5 H12
C34 = 1u/100V D5 H12
C27 = 1u/100V D5 H12
R: 80-ESL105M100AC3AA

C18 = 4.7u/100V D5 H12 S2.5 Nichicon H9310
R: 667-ECA-2AM4R7I

C12 = 10uF/100V D6 H10 S 3.5 Nichicon A9119
R: 667-ECA-2AM100I

C26 = 47uF/63V D8 H12 S3.5 Nichicon H9242
C33 = 47uF/63V D8 H12 S3.5 Nichicon H9242
R: 710-860040774002

C13 = 220uF/50V D10 H16 Nichicon H9303
R: 667-EEU-FR1H221B

C32 = 330uF/50V D10 H30 S5.0 Nichicon H9241
C25 = 330uF/50V D10 H30 S5.0 Nichicon H9241
R: 667-EEU-FR1H331LB

C38 = 470uF/10V D8 H16 S3.5 Nichicon H9243
R: 667-EEU-FR1A471

C39 = 470uF/25V D10 H20 S5.0 Nichicon H9230
C35 = 470uF/25V D10 H20 S5.0 Nichicon H9230
R: 667-EEU-FM1E471

C6 = 470uF/220V D22 H45 S10.5 Nichicon GK(M)
C7 = 470uF/220V D22 H45 S10.5 Nichicon GK(M)
R: 232-200VXG470MEFCSN2

C28 = 680uF/25V D10 H30 S5.0 Nichicon H9233
R: 667-EEU-FM1E681B

C42 = 3300uF/10V D12 H33 S5.0 Nichicon H9302
R: 80-ESY338M010AL4AA

Au cas ou l'alimentation serait complétement HS, j'ai profité de la commande chez mouser pour ajouter une alim OEM de chez Meanwell qui remplacera à 90% l'alim d'origine et qui rentre dans l'emplacement d'origine (l'alim de remplacement fait 200*100*40 mm)

Le modèle d'origine produit: +5.2 V/1.5 - 5.0 A +12 V/0.5 - 1.5 A +15 V/0.2 - 2.5 A -15 V/0.2 - 1.3 A

Le modèle de remplacement RT125C et a pour caractéristique: 132.5W 5V/10A 15V/4.5A, -15V/1A



Il ne manque que le +12V qui sera facile à produire à partir du 15V en ajoutant un petit module à découpage 15V vers 12V/2A
Ce genre de convertisseur à base de LM2596 devrait faire l'affaire:


Edit: Après test, le rendement à 2A est médiocre et ça chauffe beaucoup (trop).
Ce module fonctionne bien mieux (redressement synchrone) les pertes sont de 2W contre 4,7W pour le 1er testé:

Livraison aujourd'hui de la bête !
Premier test à l'ohmetre: court circuit franc entre phase et neutre (interrupteur sur off).
C'est bien le filtre secteur le coupable.
Après dépose de celui-ci, son ouverture révèle un enrobage noir... Je verrai demain si je peux remplacer le condensateur d'entrée qui est en court-circuit.

Le filtre secteur n'est pas réparable, l'intérieur est enrobé de goudron. J'ai commandé un filtre neuf compatible mécaniquement (mêmes dimensions). En attendant, j'ai déposé l'alimentation à découpage.  Bien que 'visiblement' elle semble propre, je change les 19 condensateurs chimiques. On peut se rendre compte visuellement que 5..6 condensateurs ont bien fuit et légèrement corrodé leur emplacement:



Un bain de la carte est donc réalisé dans de l'eau déminéralisée mélangée avec de l'alcool isopropylique. Un frottage au pinceau puis un passage au bac à ultrason enlèvera les restes acides qui ont pu migrer sur la carte. Après séchage au soleil, une vérification de tous les vias au niveau des condensateurs ne révélera pas de coupure. Les condensateurs neufs sont alors soudés en place.
La carte est remontée.

La batterie NiCd de sauvegarde de la ram est un peu cachée sous les cartes numériques (système et option controleur). Après retrait de ces cartes, l'accès est plus facile. Heureusement qu'elle est installé à l'écart des cartes électroniques !!



Elle est évidemment à 0V et à répandue sont jus acide à son emplacement... la plaque aluminium qui la supporte en porte les stigmates:


J'ai finalement remplacée la batterie non pas par un accu lipo mais par un accu lithium au format 18650 car plus facile à fixer sur la carte d'origine. Une diode zener de 3,9V est placée en parallèle pour limiter la charge car sinon ça monterait au dela de 4,2V, ça ne devrait plus fuir et durer longtemps.
La nouvelle batterie en place:

J'ai reçu un filtre EMI secteur pour remplacer celui en CC. Il est surement moins qualitatif que celui d'origine mais fera bien l'affaire.

Tout est en place, power on.

Et rien ne se passe...

L'alim ne fonctionne pas, elle est bien alimentée mais rien en sortie !

Le dépannage de l'alim risquant d'être long, installation de l'alimentation mean Well commandée (au cas où...) en même temps que les condos chez mouser.

Repérage des tensions nécéssaires:



Mise sous tension: succès !!  



Pour info, la pin non connectée du connecteur d'origine de l'alim est un signal logique synchro du secteur utilisé pour le trigger en mode 'line'.

Voir paragraphe 4.1.6 du manuel

Installation (peut être pas définitive si je réussi à réparer l'alim) de l'alimentation a la place de celle d'origine:
Le module de conversion 15V/12V tient au dessus.

Quelques tests rapides en raccordant le générateur RF HP8640 a l'entrée de l'analyseur indiquent des mesures de niveaux d'amplitude cohérents. Le générateur de suivi semble aussi fonctionner normalement.

Autre bonne surprise, les cartes mémoires fonctionnent bien et il y a 2 modèles différents, l'une est une classique de 32 Ko et l'autre une 128 Ko (plus rare). Les 2 piles étaient evidement HS.

Application du hack permettant de modifier le type et d'activer les options:
On fait shift Bk Sp, une fenêtre apparait:



On modifie l'adresse en tapant 1a3fe2(*), validation avec la touche GHz
On saisit 361b comme donnée à la place de 361A, validation  avec la touche GHz

Et hop, un GHz de bande passante en plus ! Résultat:



J'ai ensuite validée les options soulignées dans la liste ci_dessous, résultat:



(*)pour saisir les lettres a,b, c ,d, e et f:
a: CENTER FREQ
b: FREQ SPAN
c: START
d: STOP
e: REF LEVEL
f: COUPLE

Address Content
1A3FE0 0003 - Don't Change
1A3FE2 361A - You Can Change to 261A/B 361A/B

1A3FE4 0000 - ONLY CHANGE TO 1111 WHEN YOU HAVE "CONTROLLER" BOARD
INSTALLED!!!!!!!!! Or Analyzer will Freeze on Boot up.

1A3FE6 2222 - "OBW/ADJ" Option
1A3FE8 3333 - "Gated Sweep"
1A3FEA 4444 - "Serial I/O" (Hardware Option)
1A3FEC 5555 - "Preselector" (Hardware Option)
1A3FEE 6666 - "New Synthesizer" Don't Change.
1A3FF0 7777 - "Printer" Option?
1A3FF2 8888 - "Multi Marker" Option

Mise a jour du firmware, il est contenu dans 4 EPROMS 27C1001:



La version de l'analyseur est ancienne (B14 de 1989), la photo à été prise avant le hack +1GHz.



A partir des fichiers partagés ici: firmware E04

J'ai donc programmé 4 eproms 27C1001 et remplacé celles d'origine, résultat:



La deuxième ligne concerne l'option 15 (controleur) qui n'a evidement pas été mise à jour.

Il reste à réparer l'alimentation à découpage, le schéma n'étant pas disponible et la cause de la panne probablement du à de la corrosion cachée liée aux fuites des capas, ça risque de prendre du temps...
Il va falloir s'aproprier l'engin et découvrir toute les fonctions...
Exemple de la visualisation de la bande FM captée sur Albi:

Des nouvelles de l'Analyseur: l'alim résiste à la réparation ! Bien que parfois elle est envie de démarrer (tchik tchik..), je n'ai pas encore trouvé l'origine du problème. Je soupçonne un effet pervers des fuites des condos.
Sinon j'ai changé le ventilateur qui était trop bruyant. C'est un modèle de dimension standard, le remplacement est facile, il est fixé sur un chassis amorti qui s'enlève par les 4 vis situées à l'arrière.

Pour le contrôle de l'analyseur via le bus GPIB, j'utilise un adaptateur GPIB-USB open source conçu a partir d'une carte arduino. Cette carte fonctionne bien pour contrôler le voltmètre HP3456A, mais n'était pas reconnue par les logiciels écrit par KE5FX...
lien vers KE5FX GPIB Toolkit
En fait il faut changer l'identifiant de l'adaptateur par: verstr AR488 version 6.102
Pour cela dans le fichier AR488_Config.h éditer la ligne #define FWVER en la remplaçant par: #define FWVER "verstr AR488 version 6.102"
Après reprogrammation du module arduino, GPIB Configurator détecte alors la carte !!

Edit:
En fait, KE5FX exige qu'il y ai "VERSION 6" et EZGPIB exige "GPIB-USB"
Le plus simple est donc de mettre les deux chaînes dans l'identifiant...
Soit:
#define FWVER "AR488 V5.18 GPIB-USB version 6"
Source: https://www.eevblog.com/forum/projects/ar488-arduino-based-gpib-adapter/msg4777247/#msg4777247

Pour récupérer une copie d'écran de l'analyseur, il faut:
Ouvrir le programme HP7470A Emulator, (KE5FX GPIB Toolkit), menu GPIB, No assigned plotter address (listen-only), Acquire, Wait for device-initiated plot
Au niveau de l'l'analyseur de spectre, shift 8 (PLOT), choisir le plotter HP7470 et ce que l'on veut copier, laisser TALK et surbrillante, si on choisi plusieurs crayon (PEN) les traces seront en couleur et valider PLOT EXECUTE.
Après réception d'une vingtaine de ko, la copie d'écran apparait  
Exemple:

Des nouvelles de l'alimentation.
Elle était en attente dans le coin de l'établi et elle a décider de refonctionner !!
Elle m'avait déjà fait des petits tchik tchik, cette fois elle a bien redémarrer... Le réglage des tensions fonctionne. En chargeant le 5V avec une résistance de 1,5 ohms, j'ai pu régler toutes les tensions...
Je vais attendre un peu pour voir si cette réparation miraculeuse tient dans le temps avant de la remettre en place..
Je pense que les traces d'acidité et d'humidité se sont atténuées et que les conditions de démarrages sont revenues !
Il y a aussi peut-être une fonction de surveillance qui bloquait le circuit.
Un tel comportement est surprenant, l'oscillateur du circuit de contrôle (un TL494) fonctionnait, cela ne me réconcilie pas plus avec les alimentations à découpage qui, bien que je saisisse le fonctionnement général, m'ont toujours fait 'peur' en dépannage

Il faut aussi que je change les condensateurs chimiques du module d'affichage avec le tube cathodique. Il fonctionne très bien mais les capas ont aussi 35 ans...

Je cherche a faire fonctionner le contrôleur (option 15) sans succès...
La connection à un terminal externe ne fonctionne que dans un sens:
Je réussi a envoyer des caractères vers l'analyseur logique mais rien ne sort vers l'affichage du terminal !
En résumé, si j'envois des codes ascii sur l'entrée Rxd, cela s'affiche bien sur l'écran de l'analyseur mais jamais rien ne sort de la broche Txd ...
J'utilise un emulateur de terminal VT220 sous windows avec l'interface série configurée en 9600 baud 8bits (réglage identique sur l'analyseur).
Je dois rater quelque chose...

Si quelqu'un avait lien de téléchargement d'un emulateur de terminal VT220 gratuit qui fonctionnerai sous windows via un port série, je serai heureux de l'essayer !

Je progresse !
En utilisant Putty, une interface USB/série TTL FTDI et un max232 j'ai réussi à afficher l'écran du contrôleur sur le PC. C'est encore un peu usine à gaz au niveau de la connectique mais c'est mieux
En utilisant un cable USB/rs232 ça ne fonctionne pas...

J'ai commencé à remplacer les condensateurs électrolytiques du module CRT.
Pour le démontage, il faut retirer le module de suivi (si présent) pour retirer les 4 vis de fixation du module CRT qui se trouvent en dessous.
Je joins les images de la carte avant changement des condensateurs ainsi que la liste des références.
Le 10uF 25V est un modèle non polarisé. Il est très encombrant par rapport à ses caractéristiques ! Ayant mesuré une capacité normale et un ESR très faible, je ne remplacerai pas celui-ci.
Les condensateurs sont globalement en bon état, je n'ai constaté aucune fuite et seul l'ESR a augmenté sans que les valeurs ne deviennent problématiques. Je vais donc les remplacer préventivement (ils ont presque 35 ans).
J'attends les condensateurs commandés chez mouser.

Vue d'ensemble:


Références du tube et du circuit (le condensateur non polarisé est visible à gauche de l'image):




Le transformateur de la THT:




Références du transfo THT:




Liste des condensateurs:
Sur un autre blog, C208 est indiqué comme un 100uF/16V. Sur le mien c'est bien 10uF/16V

Un peu de rêve ? (avec l'aide de ChatGPT)

Dans les méandres d'un rêve, une vision persistait,
Un analyseur de spectre, objet de mes pensées.
Trente années passèrent, comme un long fleuve tranquille,
Mais dans mon cœur, ce désir demeurait agile.

Les jours se succédèrent, sans cesse m'éloignant,
De cet instrument mythique, aux puvoirs fascinants.
Puis un jour de hasard, au détour d'un marché,
Un vieux trésor apparut, enfin dévoilé.

Un analyseur de spectre, couvert de poussière,
Témoin d'une époque, d'un passé éphémère.
Ses boutons fatigués, ses circuits endormis,
N'attendaient qu'un souffle, pour reprendre vie.

Avec un amour patient, je l'ai pris en main,
Chaque composant, chaque vis, fut un chemin.
Mes outils brillaient, dans la lumière du soir,
Je restaurais ce rêve, bout par bout, avec espoir.

Les connexions refaites, la poussière envolée,
L'instrument retrouvait sa splendeur oubliée.
Enfin, il s'illumina, dans une danse électrique,
Révélant les spectres, d'un monde si unique.

Je l'ai utilisé, avec une joie infinie,
Chaque onde, chaque fréquence, était une symphonie.
Mon rêve de jeunesse, enfin matérialisé,
Grâce à ma détermination, et à ma volonté.

L'analyseur de spectre, mon compagnon fidèle,
Décryptait l'invisible, l'univers essentiel.
Trente ans d'attente, pour un instant magique,
Où le passé et le présent fusionnent en musique.

Ainsi, la boucle est bouclée, le rêve est accompli,
L'analyseur de spectre, est l'écho de ma vie.
Par la persévérance, et un amour obstiné,
J'ai transformé un rêve en une réalité.

Le condensateur de 2200uF reçu pour remplacer celui de la carte du CRT est sûr de ne pas exploser en cas de dégazage interne !



Je ne vais évidemment pas l'utiliser !

Bon, j'ai tout remonté en remplaçant le 2200uF/16V par un 4700uF/25V. C'est un condensateur de filtrage, une valeur plus importante ne provoquera pas de défaut.

Tout fonctionne sauf la RAM qui contient des valeurs farfelues au niveau de la fonction de sauvegarde des paramètres. Je n'arrive pas a enlever la protection d'écriture des 10 lignes permettant la sauvegarde. La sauvegarde sur une carte mémoire fonctionne correctement.
Cela provient de la deconnection de la batterie de sauvegarde.

Il y a une fonction 'caché' qui réinitialise la mémoire:

Initialization Procedure of Back-up Parameter
By excuting following initialization, all data saved in register is erased out. Please remember that this means calibration data will be disappeared. Also the product in red frame is not official procedure and you are not allowed to tell to the customer.
"Procédure d'initialisation du paramètre de sauvegarde
En exécutant l'initialisation suivante, toutes les données enregistrées dans le registre sont effacées. N'oubliez pas que cela signifie que les données d'étalonnage disparaîtront. De plus, le produit dans le cadre rouge n'est pas une procédure officielle et vous n'êtes pas autorisé à le dire au client."

R3261/3361Power on and then press [SHIFT] key several times. When you see the message: "INPUT PASSWORD PLEASE" Enter "94375" (Password)

Ne sachant pas si la mémoire EEPROM est concerné, je m'abtiens pour l'instant ! (Edit: Les données d'étalonnage en EEPROM ne sont pas affectées   ) Mais je pense réaliser une sauvegarde des EEPROM pour garantir de ne pas perdre les données de calibrage qui y sont stockées. Ce n'est pas si trivial a faire car ces mémoires sont soudées sur la carte  
Il faut donc les dessouder pour les lire...
Les deux EEPROM: