機內通話器語音間斷和不清晰的問題分析與研究

摘 要：某型飛機在試飛中發現，在使用機載電臺與塔臺進行通話聯絡時，塔臺接收到的語音信號出現間斷和不清晰現象。針對故障現象，我們經分析研究，查明了塔臺接收到的語音間斷和不清晰的原因，并通過對機內通話器控制盒電臺調制放大電路部分電路的改進，解決了語音間斷和不清晰的問題。

關鍵詞：機內通話器；語音間斷和不清晰；時間常數τ

前言

某型機內通話器對內它可供機上兩名飛行員以對話方式進行聯絡，對外可轉接電臺的接收與發射，監聽特定的無線電裝置信號。它作為全機通信的樞紐，聯系著各路信號的輸入、輸出。J型機內通話器由放大盒、控制盒兩部分組成，其中控制盒有兩件，在飛機的前、后艙各裝一件，它們的功能、性能和外觀都相同，并可互換使用；放大盒一件，裝在飛機的前、后艙之間。機內通話器具有高阻抗話筒、耳機，低阻1話筒、耳機及低阻2話筒、耳機三檔轉換。機內兩名飛行員可采用直接對話的方式進行聯系。可轉接UHF電臺和VHF電臺的接收和發射，必要時可隨時切斷電臺接收到的信號。任何時候都可監聽機上的接口音頻信號，其中無線電羅盤的信號具有通斷開關，供飛行員使用。機內通話器具備電路冗余設計（具有正常、備份位），且兩種狀態的性能參數一樣。對轉接UHF和VHF電臺的接收和發射時，還設有應急使用狀態，以保證機上的通信安全。機內通話器語音間斷不清晰影響全機通話質量，存在一定的安全隱患。為此，需對機內通話器電路進行改進，解決通話語音間斷和不清晰問題。

1 問題描述

某型飛機在試飛中發現，在使用機載電臺與塔臺進行通話聯絡時，塔臺接收到的語音信號出現間斷和不清晰現象。

2 原因分析

為查明故障原因，將飛機上的原機內通話器拆下，裝在一架經試飛驗證合格的飛機上，經通電檢查仍出現塔臺接收到的語音信號出現不清晰的現象，經初步分析認為系J型機內通話器故障。

通過對故障現象的分析、排查，認為問題出在機內通話器控制盒電臺調制放大電路部分，見圖1。

2.1 時間常數τ的概念

在RC回路充放電過程中，電壓、電流的值都在不斷的變化，隨著時間的不同而不同，是時間t的函數，符合暫態過程三要素公式。

f（t）=f（0+）+[f（∞）-f（0+）]（1-eτ）

其中τ叫時間常數，它是決定充放電進行快慢的一個重要物理量，時間常數τ越大，充放電進行得越慢，電路的暫態過程作用的時間越長，反之，τ越小，充放電進行得越快。假設電容器的容量C一定，如果在相同的充電電壓作用下，充電結束后電容器兩端建立的電壓U就是一樣的，那么電容器上積累的電荷量Q=CU也相同。如果回路中電阻阻值R越大，即對充電電流的阻礙作用越強，充電電流越小，積累相同的電荷所用的時間當然也就越長；反之，R越小，所用的時間也越短，可推出：τ∝R。另一方面，假設電阻R值一定，那么在相同的電壓下，電容器的容量越大，就要求充電結束后，電容器積累的電荷Q=CU就越多，所用時間就長；反之，C越小，所用的時間越短，可推出τ∝C。

同樣道理，可分析在放電回路，τ∝R，τ∝C，即可推出τ∝RC。

充放電過程進行的快慢只決定于電路的時間常數，而與其他因素無關，比如：如果充電電壓增加了，充電電流會隨著增加，但由于Q=CU充電結束后，積累電荷增多，使充電不能馬上完成，相應抵消充電電流增加的影響，最終保持充電時間不變。

2.2 電路分析

由于該電路中有一較大的時間常數τ的電路存在，因此當輸入信號突然變化時，調制輸出不能實時隨著輸入信號的變化而變化，從而導致出現語音信號間斷和不清晰現象。在這個調制信號放大電路中，決定時間常數的是由C34、R96組成的輸入耦合電路，其時間常數τ=RC=R96×C34=56×103×4.7×10-6=0.2632s，相當于發4個字音的時間，因此，聽覺上感覺到間斷和語音不清晰。

當C34電容值為負偏差時，時間常數較小，調制輸出的信號讓人感覺不到語音間斷現象，而當C34電容值為正偏差或隨著溫度上升偏大時，時間常數偏大，開始影響到調制輸出信號，導致語音信號出現間斷和不清晰現象。

3 改進方案

為保證電臺調制輸出信號清晰，應減小RC值。因為R96還用于調整電路信號幅度，因此要保證由C34、R96組成電路能響應輸入信號的變化，應減小C34電容量。將C34原電容值由4.7？滋F改為1？滋F，時間常數為0.056秒，遠小于漢字的發音節奏，不會影響調制輸出信號。將調整電容值后的J型機內通話器在某型飛機上進行試驗驗證，在地面進行通電試驗時，塔臺接收機載電臺語音和飛機與飛機之間聯絡時，均無語音間斷和不清晰現象。經在飛機上進行了試飛驗證，結果表明：經過調整電容值后的J型機內通話器，塔臺接收機載電臺語音和飛機與飛機之間聯絡時，均無語音間斷和不清晰現象，能夠滿足使用要求。

4 結束語

在電路中時間常數τ是個很重要的參數，表征電路瞬態過程中響應變化快慢的物理量。它具有時間量綱，電路的時間常數越小其響應變化就越快，反之就越慢。若電路中時間常數τ過大，當輸入信號突然變化時，輸出不能實現隨著輸入信號的變化而變化。通過對機內通話器控制盒電臺調制放大電路部分電路的改進，減小了電路中時間常數τ，從而解決了語音間斷和不清晰的問題。且電子元器件的時間值與標稱值有一定的誤差，其值會隨著溫度的變化而發生改變，在選擇元器件時要根據其用途選用精度等級。

參考文獻

[1]黃士生.模擬電路基礎[M].中國勞動社會保障出版社，2009.