某型組合接收設備自檢不通過故障分析與排除研究

許海

（國營蕪湖機械廠，安徽 蕪湖 241007）

著陸對飛機的安全非常重要，據統計，全世界飛機的飛行事故中，大約有一半是發生在著陸階段。某型組合接收設備用于飛機的導航及進場著陸引導，具備微波著陸引導功能（MLS）、儀表著陸引導（ILS）、甚高頻全向信號功能（VOR）、指點信標功能等的機載電子設備。

1 故障現象

某型飛機在地面檢測時，發現組合接收設備自檢不通過，接收機微波著陸靈敏度很差。

2 組合接收設備原理簡介

2.1 組合接收設備架構

組合接收設備主要由天線、接收通道、信號處理、電源、輸入/輸出、控制盒等部件組成，其架構如圖1所示。

圖1 組合接收設備架構

2.2 工作原理

控制盒對接收機的加電控制及工作模式控制，電源分機為接收機提供電源，機載設備根據所處的工作模式，接收處理地面臺發播的模式信息。工作在MLS模式時，MLS射頻信號通過MLS通道后，輸出檢波視頻及DPSK中頻信號，由控制分機結算出飛機在空中的角度信息和輔助信息；當設備工作在儀表著陸模式時，設備通過接收處理航向臺和下滑臺的信號，分別計算出所接收信號的90Hz和150Hz的調制度差，同時在航向通道解調采集1020Hz臺址識別音頻信號；當設備工作在VOR工作模式時，接收VOR地面信標臺的信號，解調出30Hz可變相和30Hz基準相及地面臺址識別信號，計算出地面臺相對于飛機所在的方位，從而以ARINC429數據形式和模擬形式輸出。

3 故障分析

3.1 故障初步定位

根據組合接收設備工作原理和架構，列出該故障下的故障樹見圖2。

圖2 組合接收設備自檢不通過故障樹

故障描述微波著陸自檢不通過，微波著陸的自檢電路控制信號來自于控制分機，所以故障在控制分機和微波著陸2個模塊。

3.2 故障原因分析

限于篇幅，下面從微波著陸模塊工作機理出發，對故障原因進行分析。

（1）故障原因分析。微波著陸模塊工作頻率范圍為5031.0～5090.7MHz，經過3次變頻產生10.7MHz中頻信號，輸出檢波視頻信號。同時，控制接口分機完成自檢功能。圖3為微波著陸模塊原理框圖。該故障從自檢通路進行分析。

圖3 微波著陸接收通道方框圖

設備有2個天線入口，實際上飛機選擇安裝1副天線或2副天線，信號經天線后進入天線選擇開關，天線選擇開關由控制分析控制，當無信號時，以4s為周期在2天線間來回轉換，當均有信號時停留在較強天線上，信號經天線開關后進入500MHz帶通濾波器、限幅保護電路，在射頻電路的低噪聲放大器中放大約20dB，經過鏡像濾波，再與第一本振信號進行混頻，產生227.1MHz第一中頻信號，第一中頻放大器具有兩級AGC控制，一級25dB，共50dB，AGC控制信號由控制分機根據信號幅度產生。第一中頻信號經放大濾波后，進行第二次混頻，產生30MHz的第二中頻信號，30MHz的第二中頻信號經晶體濾波器，3dB帶寬不小于100kHz。

中頻電路放大的信號進行第三次混頻，產生出10.7MHz的第三中頻信號加到對數放大器上，對數放大器的兩路輸出：中頻輸出和檢波輸出，分別輸入到控制分機的接口電路進行A/D轉換，完成DPSK解調及信號處理。

第一本振頻率為4803.9MHz～4863.6MHz，對應波道號為500～699，采用DDS頻率合成技術；第二本振頻率為197.1MHz，由晶體振蕩器產生；第三本振頻率為19.3MHz，由晶體振蕩器產生。接收機的波道選擇由控制分機完成，根據所選的通道號產生相應的頻率代碼傳輸到第一本振電路，接收機工作在所選的通道上。

當設備處于自檢狀態時，自檢振蕩器產生227.1MHz正弦波信號，供通道自檢使用，當設備處于非自檢狀態時，該振蕩器處于停振狀態。

（2）故障排除。故障定位在微波著陸分機。該分機由C波段組件及微波著陸通道組成，對頻率范圍為5031.0～5090.7MHz的接收信號進行三次變頻產生10.7MHz的中頻信號和檢波視頻信號。經測試發現，500～699波道的227.1MHz的中頻信號幅度很小，幾乎與底噪信號大小一樣，無法檢測到，而頻率227.16MHz時信號幅度很大。根據故障現象分析，故障的來源可能是C波段組件電路造成；也可能是輸入到混頻器的一本振信號有問題。改變微波信號的輸入端口，使其分別MLS1、MLS2端口輸入，測試微波著陸信號，發現兩個通道靈敏度都偏低，可以判定故障不是在C波段組件部分，所以故障可以定位到一本振電路。

一本振電路的原理是DDS提供參考頻率給鎖相環，鎖相環電路主要由鑒相器N1、運放N2、壓控振蕩器3N15、分頻電路3N16～3N18等組成。測量500、550、600波道對應的本振信號即3N15的16腳，通過計算得到波道對應的一本振信號頻率，測試結果如表1所示。

表1 不同波道的一本振信號

從表1可以看出，本振信號的輸出頻率誤差為60KHz，而本振信號是由DDS和PLL產生的，測量DDS輸出給鑒相器N14的參考信號，測試結果如表2所示。

從表2可以看出，DDS輸出信號的頻率誤差為2.5 KHz，進一步測試發現DDS的參考時鐘輸入端（即8腳和9腳）連接的300M晶振，該晶振實際輸出頻率為299.99635MHz（且滿足fout=0.67774* fin），頻率誤差為3.65kHz，判斷為該晶振故障。更換后，接收機靈敏度故障排除。

表2 不同波道的DDS輸出頻率

自檢振蕩電路的電路圖如圖4所示。

圖4 自檢振蕩電路原理圖

該部分電路是對模塊進行自檢，產生227.1MHz的信號。控制分機的數字信號輸入到XS1/A1端口，經2O1、2V1、2V4和2V5進行能處理，給晶振2N11提供電源，進而控制2N11進行工作；同時，控制繼電器2K1開關。

產品上電工作后，測量端口信號，控制分機輸入低電平（0V）到XS1/A1端口，分析電路，2O1是一個4輸入與非門，2O1D的11腳輸出高電平，三極管2V1導通，繼電器2K1的8腳應為低電平，從而繼電器2K1吸合。由于2O1D的11腳輸出高電平，2O1C的8腳輸出低電平，三極管2V4截止，2V5導通，晶振2N11開始工作，輸出227MHz的中頻信號。但測量發現繼電器2K1的8腳為高電平，繼電器一直未工作，經測量2O1D的11腳輸出正常，故可以判斷2V1失效，更換該器件后，自檢通過，該模塊工作恢復正常。

4 結語

通過對該型“自檢不通過，接收機微波著陸靈敏度很差”故障的機理分析及故障定位排除過程，得出故障產生的原因，即隨著飛機使用年限的增加，電子元器件出現老化，從而產生故障。根據設備的工作原理，故障電路的分析，利用串件和更換元器件的方法定位、排除故障。該故障的機理分析和故障定位，對類似故障分析具有借鑒意義，有助于快速、有效地定位和排除故障。