一起超短波話音通信故障分析

劉彥龍 寧國虎 黨曉偉

摘要：對一起超短波話音故障進行介紹，從理論上對故障發(fā)生的機理進行了分析，結(jié)合該型飛機通信導航系統(tǒng)設計特點及理論分析結(jié)果，進行了最終的故障定位與排除，為今后該型機通信導航系統(tǒng)超短波話音功能的使用及超短波故障的排故思路提供一定的參考。

關鍵詞：超短波；話音；通信

Keywords：ultrashort wave；voice；communication

0 引言

機載綜合通信導航系統(tǒng)的超短波話音通信設備是飛機上特別重要的無線電電子設備之一，主要用于空空和空地通信，是飛行中使用最多的一種通信方式。隨著航空電子設備向綜合化、集成化發(fā)展，機載電子設備不斷更新?lián)Q代。當前，飛機各系統(tǒng)的設計不斷進行優(yōu)化改進，其功能和可靠性大大增加。在維修保障過程中，相當一部分故障可以通過飛機自檢，定位到某個故障件或某個故障模塊，但因系統(tǒng)邏輯和系統(tǒng)功能軟件不完善而導致的故障是飛機自檢系統(tǒng)無法檢測到的。機務維修保障不僅僅是簡單檢查系統(tǒng)功能，更重要的是對系統(tǒng)模塊記錄的數(shù)據(jù)進行分析，對故障進行診斷和定位。

在一次飛行中，飛機在著陸階段發(fā)生機上超短波話音通信問題，表現(xiàn)為：機上無法收到塔臺的指令，同時塔臺收到的飛機話音全為噪聲。飛機滑回停機坪后，關閉電子設備，發(fā)動機停車，此時塔臺通信恢復正常。飛行后地面進行多次通電檢查，在正常啟動通信導航系統(tǒng)后，通信導航系統(tǒng)自檢測無故障信息，使用地勤耳機通過超短波話音系統(tǒng)分別與塔臺和他機進行校波，通話中接收與發(fā)射過程話音均正常。

1 超短波話音功能工作原理

飛機的超短波通信功能模塊由超短波天線、超短波天線接口單元、計算機等組成。當系統(tǒng)需要運行超短波通信功能時，與此功能項有關的所有硬件模塊資源可在射頻開關矩陣以及系統(tǒng)網(wǎng)絡的支持下進行組合，形成從天線、射頻信道、數(shù)字信號處理到數(shù)據(jù)處理的完整硬件通道鏈路資源，完成該項功能。同時，通過加載運行相關的功能軟件，構(gòu)成一個功能線程，完成該項功能的接收/發(fā)射和信號/信息處理。

接收過程：正常話音通信實現(xiàn)2路話音接收功能。來自超短波天線的接收信號通過超短波天線接口單元放大、功分后，送至計算機。在計算機內(nèi)，超短波話音模塊進行變頻、放大、濾波等處理，形成標準中頻信號，進行解調(diào)處理、基帶處理及解密處理，再經(jīng)過音響模塊處理，生成主收1和主收2的模擬音頻送至耳機。

發(fā)射過程：來自話筒的話音信號送至計算機中。在計算機中，音頻模塊進行編碼，處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)信號處理模塊加密后產(chǎn)生所需要的數(shù)字調(diào)制信號，超短波話音模塊完成數(shù)/模轉(zhuǎn)換、變頻、激勵，再通過超短波天線接口單元的超短波功放模塊進行功率放大，送至天線發(fā)射。

超短波通信正常模式功能原理框圖如圖1所示。

2 故障分析定位

查看該機進場著陸時（時間16∶57∶00- 17∶08∶57）通信導航系統(tǒng)的記錄數(shù)據(jù)，控制模塊、超短波救生通路、超短波話音話路1和音響的數(shù)據(jù)交互見表1。

根據(jù)故障現(xiàn)象及通信導航系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)分析，對故障現(xiàn)象分析如下。

1）收不到塔臺話音：在序號7向超短波話音話路1發(fā)送禁止話音接收命令后，一直沒有發(fā)送允許話音接收命令，序號9超短波話音收發(fā)天線選擇左天線超短波話音話路1后，由于超短波話音話路1禁止接收話音數(shù)據(jù)，導致超短波話音左天線收不到數(shù)據(jù)；在序號6向超短波救生通路發(fā)送發(fā)話按鈕有效信號后，一直沒有發(fā)送發(fā)話按鈕無效信號，超短波救生通路一直處于發(fā)話狀態(tài)，導致超短波話音右天線救生通路收不到數(shù)據(jù)。所以，飛機進場著陸階段收不到塔臺指令。

2）塔臺通信受影響：在序號6向超短波救生通路發(fā)送發(fā)話按鈕有效信號后，一直沒有發(fā)送發(fā)話按鈕無效信號，救生通路一直處于發(fā)話狀態(tài)；序號9通知音響模塊，超短波話音收發(fā)天線選擇左天線后，音響模塊的超短波話音數(shù)據(jù)向左天線超短波話音話路1發(fā)送，不向右天線超短波救生通路發(fā)送，導致超短波話音右天線救生通路發(fā)不出數(shù)據(jù)；序號9 通知音響模塊超短波話音收發(fā)天線選擇左天線后，在此按壓超短波主臺發(fā)話按鈕進行發(fā)話時，超短波話音話路1處于發(fā)話狀態(tài)，超短波救生通路也一直處于發(fā)話狀態(tài)，出現(xiàn)雙發(fā)，載波疊加，導致塔臺通話受到影響。

本次故障是在執(zhí)行發(fā)話按鈕信號控制過程中，進行了超短波話音天線選擇，引起發(fā)話按鈕無效信號和超短波話音允許接收命令發(fā)送到選擇后的左天線，沒有發(fā)送到之前的右天線而形成閉環(huán)，導致右天線救生通路只收到了發(fā)話按鈕有效信號，沒有收到發(fā)話按鈕無效信號；左天線超短波話音話路1只收到了禁止話音接收命令，沒有收到允許話音接收命令，引發(fā)超短波話音通信故障。

通過以上分析，該故障定位為超短波話音雙天線選擇錯誤。

3 故障機理分析

3.1 發(fā)話按鈕信號處理流程

控制模塊收到發(fā)話按鈕中斷后，獲取發(fā)話按鈕信號值?？刂颇K根據(jù)發(fā)話按鈕開關按壓方向、當前發(fā)話按鈕開關配置，識別出相應的發(fā)話按鈕類型。如果是超短波話音主臺發(fā)話按鈕信號，根據(jù)選擇的超短波發(fā)射天線決定向超短波話音話路1/超短波救生通路發(fā)送發(fā)話按鈕有效/無效狀態(tài)。圖2所示為超短波主臺發(fā)話按鈕處理過程。

1）控制模塊采集到發(fā)話按鈕離散信號，以中斷方式通知控制模塊軟件。

2）控制模塊根據(jù)發(fā)話按鈕開關按壓方向、當前發(fā)話按鈕開關配置，識別是否為超短波主臺發(fā)話按鈕。

3）如果應急電臺未接通，則繼續(xù)以下步驟；否則，不處理此發(fā)話按鈕信號。

4）根據(jù)當前超短波話音功能發(fā)射天線選擇左天線，將發(fā)話按鈕信號發(fā)送給超短波話音話路1；如果發(fā)話按鈕信號為有效，則向超短波救生通路發(fā)送禁止話音接收命令；如果發(fā)話按鈕信號為無效，則向超短波救生通路發(fā)送允許話音接收命令。

5）根據(jù)當前超短波話音功能發(fā)射天線選擇右天線，將發(fā)話按鈕信號發(fā)送給超短波救生通路：如果發(fā)話按鈕信號為有效，則向超短波話音話路1發(fā)送禁止話音接收命令；如果發(fā)話按鈕信號為無效，則向超短波話音話路1發(fā)送允許話音接收命令。

6）發(fā)話按鈕信號發(fā)送給音響模塊。

3.2 超短波話音天線選擇處理流程

超短波話音天線的選擇只根據(jù)超短波話音話路1和超短波救生通道的超短波話音接收質(zhì)量進行決策選擇，處理流程如圖3所示。

3.3 故障機理分析

通過查看飛機通信導航系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)，在控制模塊向右天線超短波救生通路發(fā)送發(fā)話按鈕有效信號和向左天線超短波話音話路1發(fā)送禁止話音接收命令后，收到了超短波話音話路1的話音質(zhì)量等級，依據(jù)規(guī)則選擇了超短波話音左天線，導致之后的發(fā)話按鈕無效信號發(fā)送到左天線超短波話音話路1、允許話音接收命令發(fā)送到右天線超短波救生通路，從而導致機上超短波功能右天線處于長發(fā)狀態(tài)，本機無法接收超短波話音信號。同時，輻射載波影響附近同頻點無線電通信。發(fā)生故障時的流程圖如圖4所示。

4 故障解決措施

該故障為軟件缺陷引起的超短波功能長發(fā)狀態(tài)故障。故障的發(fā)生將影響附近同頻點（指揮臺和他機）超短波電臺通信。解決措施分步驟實施，分為臨時解決措施和后續(xù)優(yōu)化升級軟件更改措施。

4.1 臨時解決措施

1）該故障僅在超短波雙天線接收時偶發(fā)，外場將超短波話音參數(shù)工作模式加載為TR+G（雙收+救生）單天線工作模式可以避免該故障的發(fā)生。對飛機全部通過數(shù)據(jù)加載卡進行預置數(shù)據(jù)更改，地面通電檢查，在正常啟動通信導航系統(tǒng)后，使用地勤耳機通過超短波話音分別與指揮臺和他機進行校波，通話時接收與發(fā)射過程中話音均良好。

2）在單天線工作模式下，同型號飛機飛行中地空通信距離、空空話音通信距離均滿足飛行要求。

4.2 后續(xù)更改措施

1）當超短波主臺發(fā)話按鈕按下有效時，此次收發(fā)話過程不進行話音通路切換操作。下次收發(fā)話過程控制模塊根據(jù)收到的超短波救生通路和超短波話音話路1的超短波話音質(zhì)量等級進行話音通路切換。

2）為了保證話音通路的發(fā)話按鈕有效/無效信號閉鎖，當超短波主臺發(fā)話按鈕施放無效時，同時向超短波救生通路和超短波話音話路1發(fā)送“發(fā)話按鈕無效”。

3）為了保證話音通路的超短波話音禁止/允許接收命令閉環(huán)，當超短波主臺發(fā)話按鈕施放無效時，同時向超短波救生通路和超短波話音話路1發(fā)送“允許接收超短波話音接收”命令。

廠家采納更改意見，完成了同型號飛機的軟件升級工作，飛機后續(xù)飛行通話良好，指標滿足設計要求。修改后的流程圖如圖5所示。

5 總結(jié)

在復雜的工作環(huán)境下，處于科研中的機載電子設備不可避免地會發(fā)生故障。因此，加強和豐富保障人員自身排故能力尤為重要。飛機自檢測系統(tǒng)模式應用得越來越成熟，給機務維護工作提供了強有力的支持。同時，也對機務維護工作有了進一步的要求，不僅要加強理論學習，掌握系統(tǒng)內(nèi)部交聯(lián)關系及邏輯關系，也要掌握各個系統(tǒng)內(nèi)部組件中每個模塊的功能。出現(xiàn)故障時，盡可能地下載系統(tǒng)記錄的故障信息，進行簡單的數(shù)據(jù)分析，進而不斷總結(jié)、推理，注重經(jīng)驗積累，提高維修質(zhì)量，才能更好地保障科研任務的完成。