某型機載超短波電臺頻率準確度超差故障分析

趙永鵬 陳桂華

摘要：通過對某型飛機U/V鏈機載超短波抗干擾電臺一起頻率準確度不合格故障進行分析，研究電臺的工作原理特別是射頻部分的原理，分析影響電臺頻率準確度的主要因素，將故障定位到晶體振蕩器，研究該晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)和調(diào)整方式，并對晶體振蕩器進行調(diào)整，試驗驗證了調(diào)整方法可行。

關(guān)鍵詞：超短波電臺；頻率準確度；晶體振蕩器；調(diào)整

Keywords：UHF radio；frequency accuracy；crystal oscillator；adjust

0 引言

機載超短波抗干擾電臺作為U/V數(shù)據(jù)鏈（Data Link）傳輸設(shè)備的重要組成部分，是數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)的端機。作為新一代機載超短波通信設(shè)備，該電臺利用軟件無線電等技術(shù)實現(xiàn)單通道多模式的傳輸方式，具有擴頻抗干擾明密數(shù)傳/話音功能，可實現(xiàn)飛機與地面、飛機與飛機間的話音和數(shù)據(jù)傳輸；具有直擴、擴跳和調(diào)頻等多種抗干擾方式，可適應電子戰(zhàn)環(huán)境下工作，支持組網(wǎng)工作；具有明話優(yōu)先功能，救生、應急、雙收和單音發(fā)射等功能以及1553B總線控制功能。頻率準確度是考察電臺的重要指標，頻率準確度直接影響電臺能否準確接收信息，電臺頻率偏移太大甚至會造成電臺無法收發(fā)信息。

1 故障現(xiàn)象

某型機載超短波抗干擾電臺修理技術(shù)要求，檢測時電臺在任一信道上的頻率準確度應在±fc×10-6范圍內(nèi)（fc為射頻載波頻率）。但在電臺實際測試過程中，遇到一起電臺在整個工作頻率范圍內(nèi)頻率準確度均超差的情況。繼續(xù)測試電臺其他性能，發(fā)現(xiàn)調(diào)制度、數(shù)據(jù)傳輸誤碼率等性能在部分頻點上也有不合格現(xiàn)象。

2 故障分析

2.1 整機功能分析

圖1為機載超短波抗干擾電臺的整機功能框圖，電臺由A1至A5五個功能模塊組成。A1單元的主要功能是實現(xiàn)電臺與外部設(shè)備之間的低頻信號連接；將+28V電源轉(zhuǎn)換為整機各單元所需的電壓，為電臺供電；實現(xiàn)各種基帶信號的幅度、阻抗適配以及路由轉(zhuǎn)換；以及對電臺的控制。A2中頻數(shù)字化單元對數(shù)字中頻進行信號處理，包括調(diào)頻控制和AGC控制，A2單元中的時鐘單元向中頻數(shù)字化部分提供所需的各種時鐘信號。A3頻率合成器部分提供發(fā)載波信號、主收一本振信號、主收二本振信號和發(fā)一本振信號，溫補晶體振蕩器是電臺的標準頻率源。A4接收機單元將射頻信號變成中頻。A5發(fā)射機單元的功能包括放大激勵信號、調(diào)幅狀態(tài)時在功放模塊內(nèi)部完成調(diào)幅功能、對功率放大器輸出信號進行濾波、對發(fā)射功率進行自動電平控制（ALC功能）等。

2.2 故障定位分析

根據(jù)電臺故障現(xiàn)象，頻率準確度會影響電臺的調(diào)制度、失真度等指標，但這兩項指標不會對產(chǎn)品頻率準確度產(chǎn)生影響，故直接由頻率準確度入手進行故障分析。根據(jù)電臺整機功能，A1中的主控模塊為整機提供控制信號，若控制信號出錯，可能對頻率準確度產(chǎn)生影響；A2單元是數(shù)字處理單元和保密單元，不會影響發(fā)射機頻率準確度；A3單元是頻率合成器模塊，本振信號由該模塊產(chǎn)生，標準頻率源也置于該模塊內(nèi)，因此該模塊影響頻率準確度的可能性大；A4單元是中頻單元，主要影響接收信號，不會影響頻率準確度。綜上所述，對A1、A3單元進行分析。

對A1單元電源部分進行測試，電源部分所提供的±28V、±15V、±6.5V以及+3.3V直流電源均在合格范圍內(nèi)。A1控制部分所提供的控制信號可能對頻率準確度造成影響，且該部分控制信號測試較復雜，決定采用串件測試方式來排除該單元故障。

A3單元頻率合成器單元由一本振部分、鎖相環(huán)部分、二本振和發(fā)射載波部分組成。根據(jù)故障特征，一本振部分和鎖相環(huán)部分對頻率準確度影響最大，重點對該部分電路進行分析。如圖2所示，來自一本振部分的鑒相頻率通過連接器XP3送入N1的42腳，N1的36、37腳輸出經(jīng)由N2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11、C3、C4、C5、C6、C11組成的環(huán)路濾波器輸出一個直流電平，此直流電平作為調(diào)諧電壓去調(diào)諧G1。G1輸出本振信號經(jīng)功率分配器U1分兩路輸出：一路經(jīng)射頻開關(guān)N4、連接器XP2送至一本振部分；一路經(jīng)R1、耦合電容C1作為合成器反饋信號送至N1的27腳使環(huán)路閉合。圖3所示為一本振部分標準頻率電路，G1為溫度補償晶體振蕩器，工作電壓為+12V。該晶體振蕩器通過4腳輸出一個標準頻率，經(jīng)過一本振部分其他鎖相環(huán)電路合成產(chǎn)生一本振信號和載波信號，分別送至接收單元和發(fā)射單元。

通過上述分析，可能影響頻率準確度的部分為鎖相環(huán)部分G1輸出的本振信號和一本振部分G1輸出的標準頻率、N15比較器整形后的頻率。鎖相環(huán)部分G1產(chǎn)生的本振信號與標準頻率進行數(shù)字頻率合成后形成一本振信號，即鎖相環(huán)產(chǎn)生的本振信號不直接作為一本振信號使用，該晶體振蕩器漂移的可能性較小。更換N15比較器，故障未消失，因此將故障定位在一本振部分G1晶體振蕩器上。

2.3 溫度補償晶體振蕩器分析

3 故障排除與驗證

根據(jù)上述分析，溫度補償晶體振蕩器可以通過調(diào)整電容量來改變其輸出頻率，且成正相關(guān)。通過查找產(chǎn)品手冊中該超短波電臺一本振單元晶體振蕩器的型號，該晶體振蕩器內(nèi)部設(shè)計了可調(diào)電容，可以微調(diào)振蕩器的頻率。分解該振蕩器，對可調(diào)電容進行正旋調(diào)整。經(jīng)過測試，頻率準確度和調(diào)制度、誤碼率均有所改善，最終調(diào)整到合格范圍內(nèi)。通過正旋反旋調(diào)整電容器進行試驗，結(jié)果表明上述結(jié)論正確。

4 結(jié)論

通過對超短波抗干擾電臺一起頻率準確度不合格故障的原理分析、元器件原理分析和故障排除，得出溫度補償晶體振蕩器可通過調(diào)整電容的方式進行頻率調(diào)整。需注意的是溫度補償晶體振蕩器的穩(wěn)定度較高，一般可達±0.5ppm甚至更低，在排除電臺故障中應認真分析電路原理，將故障準確定位到晶體振蕩器后方可進行調(diào)整。同時，晶體振蕩器可調(diào)范圍有限，在遇到頻率偏移較大的情況時可考慮更換晶體振蕩器。在該起故障排除過程中電臺多項性能指標不合格，通過對各項性能之間的關(guān)系進行分析，找出哪些不合格指標是主導性故障、哪些是衍生性故障，對主導性故障進行分析，最終排除故障，這種排故模式可為其他產(chǎn)品的排故提供一定的參考。

參考文獻

[1] 某型機載超短波抗干擾電臺使用維護說明書[Z].

作者簡介

趙永鵬，工程師，主要從事飛機無線電專業(yè)技術(shù)研究。

陳桂華，高級工程師，主要從事飛機無線電專業(yè)技術(shù)研究。