某型短波電臺(tái)聲碼話(huà)狀態(tài)下功放報(bào)故問(wèn)題的分析與解決

李棟 于悅 呂輝

1.問(wèn)題描述

某型短波電臺(tái)在驗(yàn)收過(guò)程中出現(xiàn)報(bào)故現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，系統(tǒng)維護(hù)自檢時(shí)，短波電臺(tái)在聲碼話(huà)狀態(tài)下報(bào)功放故障，短波電臺(tái)模擬話(huà)等其余狀態(tài)下功能正常。

2.問(wèn)題定位

2.1 原理分析

2.1.1 發(fā)射狀態(tài)工作

在定頻模擬話(huà)通信時(shí)，來(lái)自機(jī)通的音頻信號(hào)通過(guò)接口單元音頻通道送至綜合業(yè)務(wù)單元中平衡變壓器轉(zhuǎn)為單路音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理為2MHz～29.9999MHz射頻信號(hào)送至功放單元進(jìn)行功率放大（放大為100W功率信號(hào)），然后進(jìn)入濾波單元進(jìn)行諧波濾除，濾波后的射頻功率信號(hào)送至天調(diào)網(wǎng)絡(luò)單元與天線(xiàn)調(diào)諧匹配后發(fā)射出去。

2.1.2 接收狀態(tài)工作

由天線(xiàn)接收到的2MHz～29.9999MHz射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通濾波后進(jìn)入綜合業(yè)務(wù)單元，經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理后的得到音頻信號(hào)送至飛機(jī)語(yǔ)音接口處理模塊。

2.2 自檢流程

短波電臺(tái)配套在CNI分系統(tǒng)中，CNI分系統(tǒng)在維護(hù)過(guò)程中，先向短波電臺(tái)發(fā)送模塊自檢指令，短波電臺(tái)進(jìn)行模塊自檢并將結(jié)果上報(bào)CNI分系統(tǒng)；CNI分系統(tǒng)接著下發(fā)功能自檢指令，短波電臺(tái)進(jìn)行功能自檢并將結(jié)果上報(bào)CNI分系統(tǒng)。短波電臺(tái)功能自檢完成后恢復(fù)到自檢前狀態(tài)并響應(yīng)CNI分系統(tǒng)的周期?；畈樵?xún)。

短波電臺(tái)在功能BIT進(jìn)行全面自檢，包括射頻、功放、濾波單元、天調(diào)調(diào)諧、駐波比、電源、接收通道、保密機(jī)等，除保密機(jī)以外，其余檢測(cè)項(xiàng)目有故障時(shí)，短波電臺(tái)報(bào)功能故障。檢測(cè)流程見(jiàn)圖1。短波電臺(tái)在維護(hù)完成后將故障信息保存，通過(guò)系統(tǒng)?；畈樵?xún)應(yīng)答周期上報(bào)短波功能故障和模塊故障代碼。

短波功能自檢，發(fā)通道檢測(cè)中激勵(lì)信號(hào)1kHz由綜合業(yè)務(wù)單元內(nèi)功能業(yè)務(wù)軟件產(chǎn)生，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理為7.656MHz射頻信號(hào)（7dBm），并對(duì)末端射頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；7.656MHz射頻信號(hào)到功放單元進(jìn)行放大到100W功放信號(hào)，并對(duì)末端功放信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；功放信號(hào)到濾波單元進(jìn)行濾波處理，并對(duì)末端信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。收通道檢測(cè)中激勵(lì)信號(hào)由3.58MHz晶體產(chǎn)生，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路切換到綜合業(yè)務(wù)單元進(jìn)行收信號(hào)處理得到1kHz音頻信號(hào)（5V），并對(duì)末端1kHz音頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 短波電臺(tái)報(bào)故故障樹(shù)分析

根據(jù)自檢流程及短波電臺(tái)功能原理建立圖3故障樹(shù)。CNI系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)自檢，短波電臺(tái)工作在定頻聲碼話(huà)狀態(tài)時(shí)，短波電臺(tái)功能自檢報(bào)短波功能故障，模塊自檢上報(bào)的故障為“功放故障”。就功放故障進(jìn)行排查分析。

2.3.1 查濾波單元自檢報(bào)故

短波電臺(tái)在聲碼話(huà)狀態(tài)下維護(hù)，通過(guò)短波電臺(tái)串口狀態(tài)監(jiān)控打印，檢測(cè)點(diǎn)濾波單元檢測(cè)，功率采樣數(shù)值正常，濾波單元未報(bào)故，濾波單元工作正常。

2.3.2 查接口處理故障

短波電臺(tái)響應(yīng)系統(tǒng)模塊自檢和功能自檢指令并上報(bào)自檢結(jié)果，正常響應(yīng)系統(tǒng)保活查詢(xún)，在后續(xù)短波電臺(tái)驗(yàn)收中功能正常，所以短波電臺(tái)接口處理正常。

2.3.3 查天調(diào)控制、天調(diào)網(wǎng)絡(luò)自檢報(bào)故

短波電臺(tái)能正常響應(yīng)外界PTT指令并回傳調(diào)諧成功指令給CNI系統(tǒng)，天調(diào)控制、天調(diào)網(wǎng)絡(luò)單元工作正常。

2.3.4查綜合業(yè)務(wù)單元自檢報(bào)故

短波電臺(tái)在聲碼話(huà)狀態(tài)下，通過(guò)短波電臺(tái)串口狀態(tài)監(jiān)控打印，當(dāng)短波電臺(tái)在報(bào)功放故障同時(shí)報(bào)射頻故障，說(shuō)明綜合業(yè)務(wù)單元激勵(lì)輸出異常。

2.3.5 查功放單元自檢報(bào)故

短波電臺(tái)在聲碼話(huà)狀態(tài)下自檢，通過(guò)短波電臺(tái)串口狀態(tài)監(jiān)控打印，短波功放報(bào)故，功放單元工作異常。

2.3.5.1 查功放放大電路工作異常

根據(jù)后續(xù)短波功能驗(yàn)收，短波功能正常，說(shuō)明短波功放放大電路未故障。同時(shí)通過(guò)短波電臺(tái)串口狀態(tài)監(jiān)控打印，當(dāng)短波電臺(tái)在報(bào)功放故障時(shí)，發(fā)通道自檢中功放單元自檢后一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)濾波單元檢測(cè)，功率采樣數(shù)值正常，濾波單元未報(bào)故，所以功放放大電路工作正常。

2.3.5.2 查駐波比保護(hù)

根據(jù)駐波比保護(hù)設(shè)計(jì)原理，當(dāng)短波功率駐波比過(guò)大（反向功率大于30W）時(shí)，主控軟件通過(guò)ALC電路將激勵(lì)斷開(kāi)，會(huì)導(dǎo)致功放無(wú)功率輸出，且在當(dāng)前階段不恢復(fù)，只有下階段短波電臺(tái)由發(fā)射轉(zhuǎn)到接收狀態(tài)后，ALC控制電路才恢復(fù)正常。所以根據(jù)濾波單元功率采樣數(shù)值正常，未報(bào)故，同時(shí)對(duì)ALC電壓進(jìn)行測(cè)試，在發(fā)過(guò)程中，ALC電壓沒(méi)有達(dá)到3.2V情況（ALC電壓3.2V，無(wú)激勵(lì)輸出）的情況判定短波電臺(tái)并未進(jìn)入駐波比保護(hù)。

2.3.5.3 查自檢電路虛警

由于短波電臺(tái)在模擬話(huà)下維護(hù)未報(bào)功放故障，同時(shí)測(cè)量功放自檢輸出電平，當(dāng)功放有功率時(shí)自檢輸出電平為高，功放無(wú)功率時(shí)自檢輸出電平為低，可以判定功放自檢電路工作正常。

2.3.5.4 查綜合業(yè)務(wù)單元激勵(lì)輸出異常

根據(jù)短波電臺(tái)自檢流程和工作原理，短波電臺(tái)工作在聲碼話(huà)狀態(tài)下，功放的激勵(lì)輸入來(lái)自于綜合業(yè)務(wù)單元的激勵(lì)輸出，當(dāng)功放沒(méi)有激勵(lì)輸入或激勵(lì)輸入持續(xù)時(shí)間過(guò)短都會(huì)導(dǎo)致功放自檢采樣持續(xù)時(shí)間不能滿(mǎn)足檢測(cè)需求，通過(guò)短波電臺(tái)串口狀態(tài)監(jiān)控打印，短波電臺(tái)在報(bào)功放故障同時(shí)報(bào)射頻故障，說(shuō)明綜合業(yè)務(wù)單元激勵(lì)輸出異常。短波電臺(tái)模擬話(huà)下自檢正常，綜合業(yè)務(wù)單元射頻自檢正常。

2.4 故障定位

經(jīng)過(guò)原理、故障樹(shù)分析和故障排查，短波電臺(tái)報(bào)功放故障是由于短波工作在定頻聲碼話(huà)狀態(tài)下，在進(jìn)行功能自檢流程中檢測(cè)功放時(shí)激勵(lì)輸入異常，即定位到綜合業(yè)務(wù)單元的激勵(lì)輸出異常。

3.故障機(jī)理分析

短波電臺(tái)在定頻聲碼話(huà)下自檢報(bào)短波功放故障，在定頻模擬話(huà)下自檢短波功放自檢正常。用示波器測(cè)量?jī)煞N狀態(tài)下短波電臺(tái)R/T（收發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制電平，高電平收，低電平發(fā)）和射頻自檢輸出電平的比較（高正常，低故障，圖略）。通道1監(jiān)測(cè)R/ T，通道2監(jiān)測(cè)射頻自檢輸出電平。通過(guò)測(cè)量，在整個(gè)發(fā)自檢過(guò)程，模擬話(huà)和聲碼話(huà)R/T都持續(xù)了1.6s，射頻自檢輸出電平持續(xù)時(shí)間模擬話(huà)為2.2s，聲碼話(huà)為1s。根據(jù)短波電臺(tái)原理設(shè)計(jì)，短波電臺(tái)工作在聲碼狀態(tài)下自檢，主控軟件先將短波電臺(tái)置到定頻模擬話(huà)，自檢結(jié)束后恢復(fù)到自檢前狀態(tài)。而功能業(yè)務(wù)軟件中定頻模擬話(huà)和定頻聲碼話(huà)存放在flash的不同分區(qū)，當(dāng)短波電臺(tái)在兩種狀態(tài)切換時(shí)，DSP需要復(fù)位重新加載程序，軟件重新加載到狀態(tài)穩(wěn)定需要1s時(shí)間，導(dǎo)致短波電臺(tái)在聲碼話(huà)和模擬話(huà)模式切換時(shí)激勵(lì)輸出滯后1s。

用示波器測(cè)量?jī)煞N狀態(tài)下短波電臺(tái)射頻自檢輸出電平（高正常，低故障）和功放自檢輸出電平的比較（高正常，低故障），通道1監(jiān)測(cè)射頻自檢輸出電平，通道2檢測(cè)功放自檢輸出電平。通過(guò)測(cè)量，在整個(gè)發(fā)自檢過(guò)程，功放自檢輸出電平持續(xù)時(shí)間模擬話(huà)為1.6s，聲碼話(huà)為0.5s。

通道1監(jiān)測(cè)射頻自檢輸出電平，通道2檢測(cè)濾波自檢輸出電平。通過(guò)測(cè)量，在整個(gè)發(fā)自檢過(guò)程，濾波自檢輸出電平持續(xù)時(shí)間模擬話(huà)為1.6s，聲碼話(huà)為0.5s。

根據(jù)短波電臺(tái)發(fā)自檢控制流程和判定，首先短波電臺(tái)射頻自檢時(shí)間持續(xù)100ms，每隔10ms檢測(cè)一次，共檢測(cè)10次，若檢測(cè)結(jié)果為高電平的次數(shù)小于3次，則認(rèn)為射頻故障；功放自檢持續(xù)時(shí)間1s，每隔0.1s檢測(cè)一次，共檢測(cè)10次，若檢測(cè)結(jié)果為高電平的次數(shù)小于3次，則認(rèn)為功放單元故障；濾波單元自檢時(shí)間持續(xù)200ms，共檢測(cè)200次，濾波單元采樣的門(mén)限值為0x100，超過(guò)門(mén)限值的次數(shù)大于195次，則認(rèn)為濾波單元正常。發(fā)自檢總采樣時(shí)間包括射頻采樣、功放采樣和濾波采樣共計(jì)1.3s。

根據(jù)上述分析，在聲碼話(huà)狀態(tài)下功放自檢輸出電平持續(xù)時(shí)間0.5s不能滿(mǎn)足功放檢測(cè)需求，由于短波電臺(tái)在聲碼話(huà)和模擬話(huà)狀態(tài)之間切換時(shí)激勵(lì)輸出滯后，導(dǎo)致綜合業(yè)務(wù)單元的射頻輸入持續(xù)時(shí)間短不能滿(mǎn)足檢測(cè)需求，出現(xiàn)報(bào)故。

4.糾正措施

為解決短波電臺(tái)功放報(bào)故問(wèn)題，使自檢穩(wěn)定可靠，將主控軟件自檢流程進(jìn)行優(yōu)化，主控軟件增加一行函數(shù)，OSTimeDly（OS_1s），該函數(shù)由操作系統(tǒng)提供，增加收通道模塊自檢和功能自檢間隔時(shí)間（設(shè)置為1s），改進(jìn)后聲碼話(huà)模式下自檢。通道1監(jiān)測(cè)功放自檢輸出電平和濾波自檢輸出電平，通道2監(jiān)測(cè)射頻自檢輸出電平，射頻自檢輸出電平持續(xù)時(shí)間1.8s，功放自檢輸出電平和濾波自檢輸出電平持續(xù)時(shí)間1.6s，均可以滿(mǎn)足發(fā)自檢采樣時(shí)間1.3s的要求。短波電臺(tái)自檢功能正常。

5.驗(yàn)證情況

改進(jìn)后的軟件進(jìn)行10個(gè)循環(huán)的系統(tǒng)維護(hù)自檢測(cè)試，每個(gè)循環(huán)進(jìn)行5次模擬話(huà)狀態(tài)和5次聲碼話(huà)狀態(tài)下自檢，每個(gè)循環(huán)結(jié)束后進(jìn)行模擬話(huà)和聲碼話(huà)通話(huà)測(cè)試，共計(jì)進(jìn)行了100次的維護(hù)自檢。短波電臺(tái)自檢后通話(huà)正常，短波電臺(tái)未報(bào)其他故障。短波電臺(tái)在定頻、自適應(yīng)、跳頻、自動(dòng)控制通信模式自檢正常，短波電臺(tái)各功能正常。

（作者為陸航駐蘭州地區(qū)軍事代表）