某型短波電臺聲碼話狀態(tài)下功放報故問題的分析與解決

李棟 于悅 呂輝

1.問題描述

某型短波電臺在驗收過程中出現(xiàn)報故現(xiàn)象。經(jīng)過現(xiàn)場確認，系統(tǒng)維護自檢時，短波電臺在聲碼話狀態(tài)下報功放故障，短波電臺模擬話等其余狀態(tài)下功能正常。

2.問題定位

2.1 原理分析

2.1.1 發(fā)射狀態(tài)工作

在定頻模擬話通信時，來自機通的音頻信號通過接口單元音頻通道送至綜合業(yè)務單元中平衡變壓器轉為單路音頻信號，經(jīng)過數(shù)字信號處理為2MHz～29.9999MHz射頻信號送至功放單元進行功率放大（放大為100W功率信號），然后進入濾波單元進行諧波濾除，濾波后的射頻功率信號送至天調(diào)網(wǎng)絡單元與天線調(diào)諧匹配后發(fā)射出去。

2.1.2 接收狀態(tài)工作

由天線接收到的2MHz～29.9999MHz射頻信號經(jīng)過帶通濾波后進入綜合業(yè)務單元，經(jīng)過數(shù)字信號處理后的得到音頻信號送至飛機語音接口處理模塊。

2.2 自檢流程

短波電臺配套在CNI分系統(tǒng)中，CNI分系統(tǒng)在維護過程中，先向短波電臺發(fā)送模塊自檢指令，短波電臺進行模塊自檢并將結果上報CNI分系統(tǒng)；CNI分系統(tǒng)接著下發(fā)功能自檢指令，短波電臺進行功能自檢并將結果上報CNI分系統(tǒng)。短波電臺功能自檢完成后恢復到自檢前狀態(tài)并響應CNI分系統(tǒng)的周期保活查詢。

短波電臺在功能BIT進行全面自檢，包括射頻、功放、濾波單元、天調(diào)調(diào)諧、駐波比、電源、接收通道、保密機等，除保密機以外，其余檢測項目有故障時，短波電臺報功能故障。檢測流程見圖1。短波電臺在維護完成后將故障信息保存，通過系統(tǒng)保活查詢應答周期上報短波功能故障和模塊故障代碼。

短波功能自檢，發(fā)通道檢測中激勵信號1kHz由綜合業(yè)務單元內(nèi)功能業(yè)務軟件產(chǎn)生，通過數(shù)字信號處理為7.656MHz射頻信號（7dBm），并對末端射頻信號進行檢測；7.656MHz射頻信號到功放單元進行放大到100W功放信號，并對末端功放信號進行檢測；功放信號到濾波單元進行濾波處理，并對末端信號進行檢測。收通道檢測中激勵信號由3.58MHz晶體產(chǎn)生，通過開關電路切換到綜合業(yè)務單元進行收信號處理得到1kHz音頻信號（5V），并對末端1kHz音頻信號進行檢測。

2.3 短波電臺報故故障樹分析

根據(jù)自檢流程及短波電臺功能原理建立圖3故障樹。CNI系統(tǒng)進行維護自檢，短波電臺工作在定頻聲碼話狀態(tài)時，短波電臺功能自檢報短波功能故障，模塊自檢上報的故障為“功放故障”。就功放故障進行排查分析。

2.3.1 查濾波單元自檢報故

短波電臺在聲碼話狀態(tài)下維護，通過短波電臺串口狀態(tài)監(jiān)控打印，檢測點濾波單元檢測，功率采樣數(shù)值正常，濾波單元未報故，濾波單元工作正常。

2.3.2 查接口處理故障

短波電臺響應系統(tǒng)模塊自檢和功能自檢指令并上報自檢結果，正常響應系統(tǒng)?；畈樵?，在后續(xù)短波電臺驗收中功能正常，所以短波電臺接口處理正常。

2.3.3 查天調(diào)控制、天調(diào)網(wǎng)絡自檢報故

短波電臺能正常響應外界PTT指令并回傳調(diào)諧成功指令給CNI系統(tǒng)，天調(diào)控制、天調(diào)網(wǎng)絡單元工作正常。

2.3.4查綜合業(yè)務單元自檢報故

短波電臺在聲碼話狀態(tài)下，通過短波電臺串口狀態(tài)監(jiān)控打印，當短波電臺在報功放故障同時報射頻故障，說明綜合業(yè)務單元激勵輸出異常。

2.3.5 查功放單元自檢報故

短波電臺在聲碼話狀態(tài)下自檢，通過短波電臺串口狀態(tài)監(jiān)控打印，短波功放報故，功放單元工作異常。

2.3.5.1 查功放放大電路工作異常

根據(jù)后續(xù)短波功能驗收，短波功能正常，說明短波功放放大電路未故障。同時通過短波電臺串口狀態(tài)監(jiān)控打印，當短波電臺在報功放故障時，發(fā)通道自檢中功放單元自檢后一個檢測點濾波單元檢測，功率采樣數(shù)值正常，濾波單元未報故，所以功放放大電路工作正常。

2.3.5.2 查駐波比保護

根據(jù)駐波比保護設計原理，當短波功率駐波比過大（反向功率大于30W）時，主控軟件通過ALC電路將激勵斷開，會導致功放無功率輸出，且在當前階段不恢復，只有下階段短波電臺由發(fā)射轉到接收狀態(tài)后，ALC控制電路才恢復正常。所以根據(jù)濾波單元功率采樣數(shù)值正常，未報故，同時對ALC電壓進行測試，在發(fā)過程中，ALC電壓沒有達到3.2V情況（ALC電壓3.2V，無激勵輸出）的情況判定短波電臺并未進入駐波比保護。

2.3.5.3 查自檢電路虛警

由于短波電臺在模擬話下維護未報功放故障，同時測量功放自檢輸出電平，當功放有功率時自檢輸出電平為高，功放無功率時自檢輸出電平為低，可以判定功放自檢電路工作正常。

2.3.5.4 查綜合業(yè)務單元激勵輸出異常

根據(jù)短波電臺自檢流程和工作原理，短波電臺工作在聲碼話狀態(tài)下，功放的激勵輸入來自于綜合業(yè)務單元的激勵輸出，當功放沒有激勵輸入或激勵輸入持續(xù)時間過短都會導致功放自檢采樣持續(xù)時間不能滿足檢測需求，通過短波電臺串口狀態(tài)監(jiān)控打印，短波電臺在報功放故障同時報射頻故障，說明綜合業(yè)務單元激勵輸出異常。短波電臺模擬話下自檢正常，綜合業(yè)務單元射頻自檢正常。

2.4 故障定位

經(jīng)過原理、故障樹分析和故障排查，短波電臺報功放故障是由于短波工作在定頻聲碼話狀態(tài)下，在進行功能自檢流程中檢測功放時激勵輸入異常，即定位到綜合業(yè)務單元的激勵輸出異常。

3.故障機理分析

短波電臺在定頻聲碼話下自檢報短波功放故障，在定頻模擬話下自檢短波功放自檢正常。用示波器測量兩種狀態(tài)下短波電臺R/T（收發(fā)狀態(tài)轉換控制電平，高電平收，低電平發(fā)）和射頻自檢輸出電平的比較（高正常，低故障，圖略）。通道1監(jiān)測R/ T，通道2監(jiān)測射頻自檢輸出電平。通過測量，在整個發(fā)自檢過程，模擬話和聲碼話R/T都持續(xù)了1.6s，射頻自檢輸出電平持續(xù)時間模擬話為2.2s，聲碼話為1s。根據(jù)短波電臺原理設計，短波電臺工作在聲碼狀態(tài)下自檢，主控軟件先將短波電臺置到定頻模擬話，自檢結束后恢復到自檢前狀態(tài)。而功能業(yè)務軟件中定頻模擬話和定頻聲碼話存放在flash的不同分區(qū)，當短波電臺在兩種狀態(tài)切換時，DSP需要復位重新加載程序，軟件重新加載到狀態(tài)穩(wěn)定需要1s時間，導致短波電臺在聲碼話和模擬話模式切換時激勵輸出滯后1s。

用示波器測量兩種狀態(tài)下短波電臺射頻自檢輸出電平（高正常，低故障）和功放自檢輸出電平的比較（高正常，低故障），通道1監(jiān)測射頻自檢輸出電平，通道2檢測功放自檢輸出電平。通過測量，在整個發(fā)自檢過程，功放自檢輸出電平持續(xù)時間模擬話為1.6s，聲碼話為0.5s。

通道1監(jiān)測射頻自檢輸出電平，通道2檢測濾波自檢輸出電平。通過測量，在整個發(fā)自檢過程，濾波自檢輸出電平持續(xù)時間模擬話為1.6s，聲碼話為0.5s。

根據(jù)短波電臺發(fā)自檢控制流程和判定，首先短波電臺射頻自檢時間持續(xù)100ms，每隔10ms檢測一次，共檢測10次，若檢測結果為高電平的次數(shù)小于3次，則認為射頻故障；功放自檢持續(xù)時間1s，每隔0.1s檢測一次，共檢測10次，若檢測結果為高電平的次數(shù)小于3次，則認為功放單元故障；濾波單元自檢時間持續(xù)200ms，共檢測200次，濾波單元采樣的門限值為0x100，超過門限值的次數(shù)大于195次，則認為濾波單元正常。發(fā)自檢總采樣時間包括射頻采樣、功放采樣和濾波采樣共計1.3s。

根據(jù)上述分析，在聲碼話狀態(tài)下功放自檢輸出電平持續(xù)時間0.5s不能滿足功放檢測需求，由于短波電臺在聲碼話和模擬話狀態(tài)之間切換時激勵輸出滯后，導致綜合業(yè)務單元的射頻輸入持續(xù)時間短不能滿足檢測需求，出現(xiàn)報故。

4.糾正措施

為解決短波電臺功放報故問題，使自檢穩(wěn)定可靠，將主控軟件自檢流程進行優(yōu)化，主控軟件增加一行函數(shù)，OSTimeDly（OS_1s），該函數(shù)由操作系統(tǒng)提供，增加收通道模塊自檢和功能自檢間隔時間（設置為1s），改進后聲碼話模式下自檢。通道1監(jiān)測功放自檢輸出電平和濾波自檢輸出電平，通道2監(jiān)測射頻自檢輸出電平，射頻自檢輸出電平持續(xù)時間1.8s，功放自檢輸出電平和濾波自檢輸出電平持續(xù)時間1.6s，均可以滿足發(fā)自檢采樣時間1.3s的要求。短波電臺自檢功能正常。

5.驗證情況

改進后的軟件進行10個循環(huán)的系統(tǒng)維護自檢測試，每個循環(huán)進行5次模擬話狀態(tài)和5次聲碼話狀態(tài)下自檢，每個循環(huán)結束后進行模擬話和聲碼話通話測試，共計進行了100次的維護自檢。短波電臺自檢后通話正常，短波電臺未報其他故障。短波電臺在定頻、自適應、跳頻、自動控制通信模式自檢正常，短波電臺各功能正常。

（作者為陸航駐蘭州地區(qū)軍事代表）