紅外成像設備輸出圖像十字線毛刺或扭曲故障問題技術歸零研究

王 豪，王文亮，高保方，程 明，劉瀚旻

(海軍駐南昌地區航空軍事代表室，江西南昌 330024)

0 引言

某型直升機紅外成像設備電子組件在完成整機調試后，轉入高低溫試驗階段，設備輸出圖像畫面出現十字線有毛刺或扭曲現象。該型紅外成像設備輸出圖像上的十字線是由電子組件中預處理板對輸入的視頻信號進行處理后產生的，因此，故障與電子組件中預處理板上的相關電路和輸入的視頻信號有關。通過視頻電路分析和高低溫對比試驗，揭示了故障與電路設計參數和濾波處理等多個環節相關。

1 電路原理分析

該型紅外成像設備電子組件預處理板相關視頻電路的工作流程如下:電視和紅外視頻信號經各自的差分轉換電路后，通過電視/紅外視頻切換電路后分三路輸出，一路進入同步分離電路，一路視頻信號進入A/D采樣電路進行數字化，還有一路進行疊加圖形顯示。原理框圖如圖1所示。

圖1 預處理板相關視頻電路原理框圖

同步分離電路將輸入的電視或紅外信號放大一倍后進行同步分離，然后由鎖相電路對同步分離出的行同步信號進行鎖相，并產生疊加十字線所需的時鐘。當這個時鐘抖動或受到干擾不穩定時，就會產生輸出圖像上的十字線毛刺現象，嚴重時會造成十字線扭曲。影響到鎖相輸出時鐘質量的具體因素有兩個:一個是輸入視頻信號本身的問題;另外一個是鎖相電路和同步分離電路本身的防干擾和抗干擾問題。

對產生輸入視頻信號問題的原因分析如下:由于十字線毛刺或扭曲問題主要出現在低溫電視輸出，通過測量電視和紅外輸入的視頻信號發現電視視頻的同步頭幅值大，其幅值接近紅外同步頭幅值的一倍，約0.55～0.6V，而紅外信號的同步頭幅值為0.25V ～0.3V，此值接近標準值0.3V。測量了幾臺晝夜偵察裝置，結果相同。通過查詢同步分離器件EL4583的器件手冊，同步分離輸入的視頻信號幅值為0.5～2V，相應的同步頭幅值為 0.15～0.6V，也就是說電視輸入的幅值在放大一倍后已超過了同步分離器件規定幅值的上限，在高低溫情況下集成電路的內部參數變化會對器件輸出的信號產生影響，導致鎖相輸出的時鐘抖動，因而產生十字線毛刺或扭曲現象。調節視頻信號的幅值，當視頻同步分離處的幅值較低時，十字線毛刺消失。

另一種可能是鎖相電路和同步分離電路被干擾。通過試驗發現，僅有部分預處理板出現十字線毛刺或扭曲現象，初步判斷是相關電路被干擾導致點像素時鐘抖動而產生的。

2 對比試驗

對于電視輸入幅值高的問題，由于輸入的幅值不能變動，同時為了使解決十字線問題的更改不對板子的其他部分產生影響，在進入同步分離電路處將視頻信號的幅值降為原來的2/3倍(以下表中稱幅值降2/3)，這樣可使電視和紅外信號的同步幅值都是在芯片的使用范圍內，使同步分離電路工作在正常狀態。通過這種更改可以消除電視幅值過高產生的隱患。對生產部提供的故障板進行相關更改后做對比試驗，結果表明該更改對電視輸出的十字線毛刺有較明顯的改善，但有些板子還有十字線毛刺，具體試驗記錄如表1。

上述試驗表明，降低視頻同步分離處視頻信號的幅值對十字線毛刺或扭曲有明顯的抑制作用，但個別板子還有十字線毛刺或扭曲。查閱同步分離芯片EL4583的資料，發現視頻信號進入同步分離芯片，芯片對視頻信號又放大一倍后進行一次濾波，這個濾波的功能是濾除視頻信號中的色同步副載波。在使用中可以通過改變電路的使用方法將其屏蔽掉(以下表中稱去濾波處理)。由于系統提供的電視和紅外信號不含色同步副載波，因此考慮將該濾波電路屏蔽掉后做高低溫試驗對比，具體試驗記錄和結果見表2。

進一步試驗的結果表明，該項措施對部分電路板有效，但同時也出現原來正常的板子又重新出現十字線有毛刺或扭曲的現象。

依據原理分析，仍然產生毛刺或扭曲現象最可能的原因是鎖相點時鐘被干擾。對鎖相輸出的點像素時鐘信號加旁路濾波電容220P，濾除干擾信號，對表2中的七塊預處理板做高低溫試驗，均未再出現十字線有毛刺或扭曲現象。

為了驗證EL4583去除色同步濾波處理的有效性，去掉上述七塊預處理板的去濾波處理措施，只保留幅值降2/3和點像素時鐘濾波處理，試驗結果是06板子常溫紅外十字線重新出現毛刺現象，03板子常溫電視十字線重新出現毛刺現象。

表1 預處理板同步處理電路視頻信號副值降2/3前后試驗對比表

表2 預處理板同步處理電路視頻信號去濾波處理前后試驗對比表

3 結論

通過對成像設備圖像十字線毛刺或扭曲問題的產生原因進行機理分析，提出了降低同步分離電路輸入視頻的幅度、去掉色同步副載波濾波處理和鎖相產生的點時鐘信號加旁路濾波電容等解決措施，經過高低溫環境試驗驗證，確認故障不再發生，證明故障定位準確，措施合理有效。

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