某型短波電臺聲碼話狀態下功放報故問的分析與解決

李棟 于悅 呂輝

摘要：為解決某型短波電臺聲碼話狀態下功放報故的問題，經對故障進行定位，機理分析，并采取了有效措施，經試驗驗證，解決了故障問題。

關鍵詞：短波電臺；功放；故障；措施

1 問題描述

某型短波電臺在驗收過程中出現報故現象。經過現場確認，系統維護自檢時，短波電臺在聲碼話狀態下報功放故障，短波電臺模擬話等其余狀態下功能正常。

2 問題定位

2.1 原理分析

2.1.1 發射狀態工作

在定頻模擬話通信時，來自機通的音頻信號通過接口單元音頻通道送至綜合業務單元中平衡變壓器轉為單路音頻信號，經過數字信號處理為2～29.9999MHz射頻信號送至功放單元進行功率放大（放大為100W功率信號），然后進入濾波單元進行諧波濾除，濾波后的射頻功率信號送至天調網絡單元與天線調諧匹配后發射出去。

2.1.2 接收狀態工作

由天線接收到的2～29.9999MHz射頻信號經過帶通濾波后進入綜合業務單元，經過數字信號處理后得到的音頻信號送至飛機語音接口處理模塊。

2.2 自檢流程

短波電臺配套在CNI分系統中，CNI分系統在維護過程中，先向短波電臺發送模塊自檢指令，短波電臺進行模塊自檢并將結果上報CNI分系統；CNI分系統接著下發功能自檢指令，短波電臺進行功能自檢并將結果上報CNI分系統。短波電臺功能自檢完成后恢復到自檢前狀態并響應CNI分系統的周期保活查詢。

短波電臺在功能BIT進行全面自檢，包括射頻、功放、濾波單元、天調調諧、駐波比、電源、接收通道、保密機等，除保密機以外，其余檢測項目有故障時，短波電臺報功能故障。檢測流程見圖1。短波電臺在維護完成后將故障信息保存，通過系統保活查詢應答周期上報短波功能故障和模塊故障代碼。

短波功能自檢，發通道檢測中激勵信號1kHz由綜合業務單元內功能業務軟件產生，通過數字信號處理為7.656MHz射頻信號（7dBm），并對末端射頻信號進行檢測；7.656MHz射頻信號到功放單元進行放大到100W功放信號，并對末端功放信號進行檢測；功放信號到濾波單元進行濾波處理，并對末端信號進行檢測。收通道檢測中激勵信號由3.58MHz晶體產生，通過開關電路切換到綜合業務單元進行收信號處理得到1kHz音頻信號（5V），并對末端1kHz音頻信號進行檢測（圖2）。

2.3 短波電臺報故故障樹分析

根據自檢流程及短波電臺功能原理建立圖3故障樹。CNI系統進行維護自檢，短波電臺工作在定頻聲碼話狀態時，短波電臺功能自檢報短波功能故障，模塊自檢上報的故障為“功放故障”。就功放故障進行排查分析。

2.3.1 查濾波單元自檢報故

短波電臺在聲碼話狀態下維護，通過短波電臺串口狀態監控打印，檢測點濾波單元檢測，功率采樣數值正常，濾波單元未報故，濾波單元工作正常。

2.3.2 查接口處理故障

短波電臺響應系統模塊自檢和功能自檢指令并上報自檢結果，正常響應系統保活查詢，在后續短波電臺驗收中功能正常，所以短波電臺接口處理正常。

2.3.3 查天調控制、天調網絡自檢報故

短波電臺能正常響應外界PTT指令并回傳調諧成功指令給CNI系統，天調控制、天調網絡單元工作正常。

2.3.4 查綜合業務單元自檢報故

短波電臺在聲碼話狀態下，通過短波電臺串口狀態監控打印，當短波電臺在報功放故障同時報射頻故障，說明綜合業務單元激勵輸出異常。

2.3.5 查功放單元自檢報故

短波電臺在聲碼話狀態下自檢，通過短波電臺串口狀態監控打印，短波功放報故，功放單元工作異常。

2.3.5.1 查功放放大電路工作異常

根據后續短波功能驗收，短波功能正常，說明短波功放放大電路未故障。同時通過短波電臺串口狀態監控打印，當短波電臺在報功放故障時，發通道自檢中功放單元自檢后一個檢測點濾波單元檢測，功率采樣數值正常，濾波單元未報故，所以功放放大電路工作正常。

2.3.5.2 查駐波比保護

根據駐波比保護設計原理，當短波功率駐波比過大（反向功率大于30W）時，主控軟件通過ALC電路將激勵斷開，會導致功放無功率輸出，且在當前發階段不恢復，只有下階段短波電臺由發射轉到接收狀態后，ALC控制電路才恢復正常。所以根據濾波單元功率采樣數值正常，未報故，同時對ALC電壓進行測試，在發過程中，ALC電壓沒有達到3.2V（ALC電壓3.2V，無激勵輸出）的情況判定短波電臺并未進入駐波比保護。

2.3.5.3 查自檢電路虛警

由于短波電臺在模擬話下維護未報功放故障，同時測量功放自檢輸出電平，當功放有功率時自檢輸出電平為高，功放無功率時自檢輸出電平為低，可以判定功放自檢電路工作正常。

2.3.5.4 查綜合業務單元激勵輸出異常

根據短波電臺自檢流程和工作原理，短波電臺工作在聲碼話狀態下，功放的激勵輸入來自于綜合業務單元的激勵輸出，當功放沒有激勵輸入或激勵輸入持續時間過短都會導致功放自檢采樣持續時間不能滿足檢測需求，通過短波電臺串口狀態監控打印，短波電臺在報功放故障同時報射頻故障，說明綜合業務單元激勵輸出異常。

短波電臺模擬話下自檢正常，綜合業務單元射頻自檢正常。

2.4 故障定位

經過原理、故障樹分析和故障排查，短波電臺報功放故障是由于短波工作在定頻聲碼話狀態下，在進行功能自檢流程中檢測功放時激勵輸入異常，即定位到綜合業務單元的激勵輸出異常。

3 故障機理分析

短波電臺在定頻聲碼話下自檢報短波功放故障，在定頻模擬話下自檢短波功放自檢正常。

用示波器測量兩種狀態下短波電臺R/T（收發狀態轉換控制電平，高電平，低電平發）和射頻自檢輸出電平的比較（高正常，低故障）。

通道1監測R/T，通道2監測射頻自檢輸出電平。通過測量，在整個發自檢過程，模擬話和聲碼話R/T都持續了1.6s，射頻自檢輸出電平持續時間模擬話為2.2s，聲碼話為1s。根據短波電臺原理設計，短波電臺工作在聲碼狀態下自檢，主控軟件先將短波電臺置到定頻模擬話，自檢結束后恢復到自檢前狀態。而功能業務軟件中定頻模擬話和定頻聲碼話存放在flash的不同分區，當短波電臺在兩種狀態切換時，DSP需要復位重新加載程序，軟件重新加載到狀態穩定需要1s時間，導致短波電臺在聲碼話和模擬話模式切換時激勵輸出滯后1s。

用示波器測量兩種狀態下短波電臺射頻自檢輸出電平（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監測射頻自檢輸出電平，通道2檢測功放自檢輸出電平。通過測量，在整個發自檢過程，功放自檢輸出電平持續時間模擬話為1.6s，聲碼話為0.5s。

通道1監測射頻自檢輸出電平，通道2檢測濾波自檢輸出電平。通過測量，在整個發自檢過程，濾波自檢輸出電平持續時間模擬話為1.6s，聲碼話為0.5s。

根據短波電臺發自檢控制流程和判定，首先短波電臺射頻自檢時間持續100ms，每隔10ms檢測一次，共檢測10次，若檢測結果為高電平的次數小于3次，則認為射頻故障；功放自檢持續時間1s，每隔0.1s檢測一次，共檢測10次，若檢測結果為高電平的次數小于3次，則認為功放單元故障；濾波單元自檢時間持續200ms，共檢測200次，濾波單元采樣的門限值為0x100，超過門限值的次數大于195次，則認為濾波單元正常。發自檢總采樣時間包括射頻采樣、功放采樣和濾波采樣共計1.3s。

根據上述分析，在聲碼話狀態下功放自檢輸出電平持續時間0.5s不能滿足功放檢測需求，由于短波電臺在聲碼話和模擬話狀態之間切換時激勵輸出滯后，導致綜合業務單元的射頻輸入持續時間短不能滿足檢測需求，出現報故。

4 糾正措施

為解決短波電臺功放報故問題，使自檢穩定可靠，將主控軟件自檢流程進行優化，主控軟件增加一行函數，OSTimeDly（OS_1s），該函數由操作系統提供，增加收通道模塊自檢和功能自檢間隔時間（設置為1s），改進后聲碼話模式下自檢。

通道1監測功放自檢輸出電平和濾波自檢輸出電平，通道2監測射頻自檢輸出電平，射頻自檢輸出電平持續時間1.8s， 功放自檢輸出電平和濾波自檢輸出電平持續時間1.6s，均可以滿足發自檢采樣時間1.3s的要求。短波電臺自檢功能正常。

5 驗證情況

改進后的軟件進行10個循環的系統維護自檢測試，每個循環進行5次模擬話狀態和5次聲碼話狀態下自檢，每個循環結束后進行模擬話和聲碼話通話測試，共計進行了100次的維護自檢。短波電臺自檢后通話正常，短波電臺未報其他故障。短波電臺在定頻、自適應、跳頻、自動控制通信模式自檢正常，短波電臺各功能正常。

（作者單位：陸航駐蘭州地區軍事代表室）