機(jī)內(nèi)通話器語音間斷和不清晰的問題分析與研究

摘 要：某型飛機(jī)在試飛中發(fā)現(xiàn)，在使用機(jī)載電臺(tái)與塔臺(tái)進(jìn)行通話聯(lián)絡(luò)時(shí)，塔臺(tái)接收到的語音信號出現(xiàn)間斷和不清晰現(xiàn)象。針對故障現(xiàn)象，我們經(jīng)分析研究，查明了塔臺(tái)接收到的語音間斷和不清晰的原因，并通過對機(jī)內(nèi)通話器控制盒電臺(tái)調(diào)制放大電路部分電路的改進(jìn)，解決了語音間斷和不清晰的問題。

關(guān)鍵詞：機(jī)內(nèi)通話器；語音間斷和不清晰；時(shí)間常數(shù)τ

前言

某型機(jī)內(nèi)通話器對內(nèi)它可供機(jī)上兩名飛行員以對話方式進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，對外可轉(zhuǎn)接電臺(tái)的接收與發(fā)射，監(jiān)聽特定的無線電裝置信號。它作為全機(jī)通信的樞紐，聯(lián)系著各路信號的輸入、輸出。J型機(jī)內(nèi)通話器由放大盒、控制盒兩部分組成，其中控制盒有兩件，在飛機(jī)的前、后艙各裝一件，它們的功能、性能和外觀都相同，并可互換使用；放大盒一件，裝在飛機(jī)的前、后艙之間。機(jī)內(nèi)通話器具有高阻抗話筒、耳機(jī)，低阻1話筒、耳機(jī)及低阻2話筒、耳機(jī)三檔轉(zhuǎn)換。機(jī)內(nèi)兩名飛行員可采用直接對話的方式進(jìn)行聯(lián)系?？赊D(zhuǎn)接UHF電臺(tái)和VHF電臺(tái)的接收和發(fā)射，必要時(shí)可隨時(shí)切斷電臺(tái)接收到的信號。任何時(shí)候都可監(jiān)聽機(jī)上的接口音頻信號，其中無線電羅盤的信號具有通斷開關(guān)，供飛行員使用。機(jī)內(nèi)通話器具備電路冗余設(shè)計(jì)（具有正常、備份位），且兩種狀態(tài)的性能參數(shù)一樣。對轉(zhuǎn)接UHF和VHF電臺(tái)的接收和發(fā)射時(shí)，還設(shè)有應(yīng)急使用狀態(tài)，以保證機(jī)上的通信安全。機(jī)內(nèi)通話器語音間斷不清晰影響全機(jī)通話質(zhì)量，存在一定的安全隱患。為此，需對機(jī)內(nèi)通話器電路進(jìn)行改進(jìn)，解決通話語音間斷和不清晰問題。

1 問題描述

某型飛機(jī)在試飛中發(fā)現(xiàn)，在使用機(jī)載電臺(tái)與塔臺(tái)進(jìn)行通話聯(lián)絡(luò)時(shí)，塔臺(tái)接收到的語音信號出現(xiàn)間斷和不清晰現(xiàn)象。

2 原因分析

為查明故障原因，將飛機(jī)上的原機(jī)內(nèi)通話器拆下，裝在一架經(jīng)試飛驗(yàn)證合格的飛機(jī)上，經(jīng)通電檢查仍出現(xiàn)塔臺(tái)接收到的語音信號出現(xiàn)不清晰的現(xiàn)象，經(jīng)初步分析認(rèn)為系J型機(jī)內(nèi)通話器故障。

通過對故障現(xiàn)象的分析、排查，認(rèn)為問題出在機(jī)內(nèi)通話器控制盒電臺(tái)調(diào)制放大電路部分，見圖1。

2.1 時(shí)間常數(shù)τ的概念

在RC回路充放電過程中，電壓、電流的值都在不斷的變化，隨著時(shí)間的不同而不同，是時(shí)間t的函數(shù)，符合暫態(tài)過程三要素公式。

f（t）=f（0+）+[f（∞）-f（0+）]（1-eτ）

其中τ叫時(shí)間常數(shù)，它是決定充放電進(jìn)行快慢的一個(gè)重要物理量，時(shí)間常數(shù)τ越大，充放電進(jìn)行得越慢，電路的暫態(tài)過程作用的時(shí)間越長，反之，τ越小，充放電進(jìn)行得越快。假設(shè)電容器的容量C一定，如果在相同的充電電壓作用下，充電結(jié)束后電容器兩端建立的電壓U就是一樣的，那么電容器上積累的電荷量Q=CU也相同。如果回路中電阻阻值R越大，即對充電電流的阻礙作用越強(qiáng)，充電電流越小，積累相同的電荷所用的時(shí)間當(dāng)然也就越長；反之，R越小，所用的時(shí)間也越短，可推出：τ∝R。另一方面，假設(shè)電阻R值一定，那么在相同的電壓下，電容器的容量越大，就要求充電結(jié)束后，電容器積累的電荷Q=CU就越多，所用時(shí)間就長；反之，C越小，所用的時(shí)間越短，可推出τ∝C。

同樣道理，可分析在放電回路，τ∝R，τ∝C，即可推出τ∝RC。

充放電過程進(jìn)行的快慢只決定于電路的時(shí)間常數(shù)，而與其他因素?zé)o關(guān)，比如：如果充電電壓增加了，充電電流會(huì)隨著增加，但由于Q=CU充電結(jié)束后，積累電荷增多，使充電不能馬上完成，相應(yīng)抵消充電電流增加的影響，最終保持充電時(shí)間不變。

2.2 電路分析

由于該電路中有一較大的時(shí)間常數(shù)τ的電路存在，因此當(dāng)輸入信號突然變化時(shí)，調(diào)制輸出不能實(shí)時(shí)隨著輸入信號的變化而變化，從而導(dǎo)致出現(xiàn)語音信號間斷和不清晰現(xiàn)象。在這個(gè)調(diào)制信號放大電路中，決定時(shí)間常數(shù)的是由C34、R96組成的輸入耦合電路，其時(shí)間常數(shù)τ=RC=R96×C34=56×103×4.7×10-6=0.2632s，相當(dāng)于發(fā)4個(gè)字音的時(shí)間，因此，聽覺上感覺到間斷和語音不清晰。

當(dāng)C34電容值為負(fù)偏差時(shí)，時(shí)間常數(shù)較小，調(diào)制輸出的信號讓人感覺不到語音間斷現(xiàn)象，而當(dāng)C34電容值為正偏差或隨著溫度上升偏大時(shí)，時(shí)間常數(shù)偏大，開始影響到調(diào)制輸出信號，導(dǎo)致語音信號出現(xiàn)間斷和不清晰現(xiàn)象。

3 改進(jìn)方案

為保證電臺(tái)調(diào)制輸出信號清晰，應(yīng)減小RC值。因?yàn)镽96還用于調(diào)整電路信號幅度，因此要保證由C34、R96組成電路能響應(yīng)輸入信號的變化，應(yīng)減小C34電容量。將C34原電容值由4.7？滋F改為1？滋F，時(shí)間常數(shù)為0.056秒，遠(yuǎn)小于漢字的發(fā)音節(jié)奏，不會(huì)影響調(diào)制輸出信號。將調(diào)整電容值后的J型機(jī)內(nèi)通話器在某型飛機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，在地面進(jìn)行通電試驗(yàn)時(shí)，塔臺(tái)接收機(jī)載電臺(tái)語音和飛機(jī)與飛機(jī)之間聯(lián)絡(luò)時(shí)，均無語音間斷和不清晰現(xiàn)象。經(jīng)在飛機(jī)上進(jìn)行了試飛驗(yàn)證，結(jié)果表明：經(jīng)過調(diào)整電容值后的J型機(jī)內(nèi)通話器，塔臺(tái)接收機(jī)載電臺(tái)語音和飛機(jī)與飛機(jī)之間聯(lián)絡(luò)時(shí)，均無語音間斷和不清晰現(xiàn)象，能夠滿足使用要求。

4 結(jié)束語

在電路中時(shí)間常數(shù)τ是個(gè)很重要的參數(shù)，表征電路瞬態(tài)過程中響應(yīng)變化快慢的物理量。它具有時(shí)間量綱，電路的時(shí)間常數(shù)越小其響應(yīng)變化就越快，反之就越慢。若電路中時(shí)間常數(shù)τ過大，當(dāng)輸入信號突然變化時(shí)，輸出不能實(shí)現(xiàn)隨著輸入信號的變化而變化。通過對機(jī)內(nèi)通話器控制盒電臺(tái)調(diào)制放大電路部分電路的改進(jìn)，減小了電路中時(shí)間常數(shù)τ，從而解決了語音間斷和不清晰的問題。且電子元器件的時(shí)間值與標(biāo)稱值有一定的誤差，其值會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生改變，在選擇元器件時(shí)要根據(jù)其用途選用精度等級。

參考文獻(xiàn)

[1]黃士生.模擬電路基礎(chǔ)[M].中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2009.