THALES MSP-L板件維修實例

文/韓夢哲

儀表著陸系統(tǒng)，是應(yīng)用最為廣泛的飛機精密進近和著陸引導系統(tǒng)。浦東機場二跑道現(xiàn)在使用的是THALES公司出品的LOC411與GS412設(shè)備，其使用年限已經(jīng)接近十五年，設(shè)備故障率逐年增高，但是庫存?zhèn)浼厩G見肘。

2019年初，浦東機場二跑道THALES儀表著陸系統(tǒng)設(shè)備中，LOC411設(shè)備監(jiān)控軟件中，各通道AGC增益數(shù)值已經(jīng)由數(shù)年間緩慢上升均已接近并超過了90%，已然不能夠繼續(xù)安全提供使用。

雖然通過更換備用MSP-L板件解決了AGC參數(shù)過高的問題，但是隨之而來的是MSP-L再無備件可用，這對于導航設(shè)備的安全運行存在著一旦再次發(fā)生相同故障無法短時間處理故障的隱患，只能夠從其他機場借調(diào)同型號備件，同時如果選擇送回THALES原廠修理，不但消耗大量時間，同時費用也十分高昂。通過征得科室同意對替換下的故障MSP-L板件進行自主維修嘗試。

1 參數(shù)作用

LOC411的監(jiān)控軟件顯示參數(shù)如圖1所示。

AGC增益系數(shù)雖然是一個次要參數(shù)，但是與各通道主要參數(shù)射頻RF LEVEL息息相關(guān)。為了維持RF LEVEL參數(shù)的穩(wěn)定，AGC增益系數(shù)會根據(jù)現(xiàn)有情況不斷變動。當輸入MSG-L的信號增強或減弱時，AGC增益系數(shù)會相應(yīng)的降低或升高。當AGC增益系數(shù)超過100%時，監(jiān)控器將持續(xù)發(fā)出預警信號而使設(shè)備無法正常使用。

此次AGC增益系數(shù)不斷升高導致的故障，在輸入信號沒有大幅度變化的前提下，可能的問題出現(xiàn)于自動增益環(huán)路中作為自動增益控制放大器的元器件在長時間工作后性能逐漸降低，導致只能通過不斷增高AGC增益系數(shù)來維持相同的增益。或者放大器自動增益控制的信號源輸出信號能力降低，實際輸出信號與增益系數(shù)不符也可能導致相同的問題。

以上只能作為參考，需要結(jié)合其他方式來判斷故障確切位置。

2 板件原理

MSP-L 被使用于THALES公司生產(chǎn)的LOC411航向信標系統(tǒng)。MSP- L 的主要作用是保證輸出的都是正常儀表著陸系統(tǒng)航向信號。如果儀表著陸系統(tǒng)航向信號被發(fā)現(xiàn)不正確,監(jiān)控處理機將啟用備用發(fā)射機并將其轉(zhuǎn)換為在用狀態(tài)，同時斷開當前錯誤的發(fā)射機。如果備用發(fā)射機的航向信號也不正確,它將同樣被斷開。MSP-L的測量單元包含解調(diào)、取樣和射頻信號的轉(zhuǎn)換、測試產(chǎn)生器信號的處理和 BITE 信號的測量。MSP-L 的主要功能單元如下所示:

-監(jiān)視器的射頻通道

-標準信道的射頻通道

- AF 信號處理

-數(shù)字信號的輸入／輸出借口

-監(jiān)視處理器以及外圍設(shè)備

發(fā)射機產(chǎn)生的ILS信號通過以下三種方式被檢測:

-由發(fā)射機內(nèi)部輸出信號直接耦合的信號

-由監(jiān)控混合網(wǎng)絡(luò)（MUC）通過從天線耦合的信號生成的模擬空間信號

-由近場天線接收并傳回的 ILS 信號

兩個監(jiān)視器信號來自在 MDS-L23 上的信號源開關(guān)而且計算他們。開關(guān)是雙路冗余的并且彼此獨立地運作。它們被各自的監(jiān)視器控制。每個監(jiān)視器將輸入信號通過自動增益控制環(huán)路將其放大到特定的電平,然后將其解調(diào)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。這些值被計算而且與叁考值比較。結(jié)果送到 LCSU或連接的個人計算機。

MSP-L 從MDS-L23(監(jiān)視器分配開關(guān))分別接收八路已經(jīng)調(diào)制過的射頻信號用于監(jiān)視。包括：

—COURSE CSB

—COURSE CSB WIDTH

—CLEARANCE POSN

—CLEARANCE WIDTH

—COURSE POSN

—COURSE POSN

—COURSE WIDTH

—CLEARANCE WIDTH

除此之外一個用于參考的基準信號經(jīng)由MIA(監(jiān)視器接口適配器)供應(yīng)到 MSP-L，作為標準信號。

當故障發(fā)生時，LOC411設(shè)備的兩部監(jiān)視器信號中一部監(jiān)視器發(fā)生了AGC增益參數(shù)過高的情況，但是另一部監(jiān)視器信號擇完全正常。在發(fā)生故障的監(jiān)視器所代表的MSP-L板件的AGC增益參數(shù)在所有從MDS-L23傳輸來的射頻信號的通道中均出現(xiàn)了過高的情況，同時，兩部監(jiān)視器中一部又處于正常狀態(tài)，我們可以判定來自于MDS-L23的信號是正常的概率非常高。于是我們可以將故障的產(chǎn)生點集中于MSP-L中接收由MDS-L23傳輸來的射頻信號的輸入部分上，而輸入部分中自動增益控制部分又是其中的重點。

圖1：LOC411監(jiān)控軟件部分參數(shù)

3 板件內(nèi)信號流程

通過查找與分析MSP-L電路圖與信號流程圖，我對于MSP的機內(nèi)耦合信號的傳入部分的總結(jié)如下。

發(fā)射機內(nèi)部ILS信號經(jīng)過耦合通過MDS-L23傳送至MSP-L，射頻信號由一個 108-112 MHz 的帶通濾波器濾波，它然后通過一個可變換控制的衰減器(N2、8、9)然后被傳送到自動增益控制放大器(N10、N12)。放大器自動增益控制的信號由監(jiān)視器處理器發(fā)出并經(jīng)由 D/A 轉(zhuǎn)換器 N1、4反饋至環(huán)路。用戶調(diào)整射頻衰減器的控制電平以便監(jiān)視器各通道RF LEVEL保持 100%以方便監(jiān)控。后續(xù)的射頻解調(diào)器 (V15、17、N15、16)將接收到的ILS信號的包絡(luò)發(fā)送至8:1 多路復合器 MUX1(N19)，預選出信號源中的一個信號作進一步的處理。標準信道的信號來自 RFD-L 通過與 MIA傳送來的一個基準電平做比較計算得出自動增益控制校正電壓。如果監(jiān)控器處理器在測量信道和標準信道之間測量計算后得到兩者的誤差，然后通過計算誤差得出保持監(jiān)視通道AGC 值的校正因子所需要的大小。使接收支路的失真得到補償。

此次LOC411各通路AGC參數(shù)過高的問題通過查看MSP-L信號輸入部分的信號流程，其中最有可能出現(xiàn)問題的是AGC增益環(huán)路。首先作為自動增益控制放大器的N10、N12元件因為長時間工作，增益性能逐漸降低的可能性非常高，環(huán)路系統(tǒng)為了保證各通路射頻電平保持100%，必須不斷提高增益數(shù)值。

另一個可能性是由監(jiān)控器處理器計算得出的自動增益控制校正電壓發(fā)出后，所通過的A/D轉(zhuǎn)換器N1、4的信號源輸出信號能力降低，實際輸出信號與增益系數(shù)不符，導致增益元件N10、N12接收到的控制電平較低，處理器只能提高增益系數(shù)以保障自動增益正常工作。

以上兩種情況都可能導致AGC參數(shù)數(shù)值逐漸接近并超過90%，最終造成當前MSP-L板件無法正常使用必須更換備用板件。

4 故障修理與經(jīng)驗總結(jié)

圖2：MSP-L部分元件圖

綜合以上的假設(shè)，通過各方途徑查詢了所要更換的N10、N12元件的型號分別為IC, ANALOGIC - 0186 * MICRO-X *1HFVR與IC, ANALOGIC - MSA-0386 * MICRO-X * HFVR * 2,4 GHz。在通過更換以上元件后對維修后MSP-L板件進行的測試中發(fā)現(xiàn)，當各通道RF射頻保持在100%時，所對應(yīng)的各通道AGC增益參數(shù)都保持在60%-70%之間。這相當于一塊全新MSP-L所能達到的水準。可以認為MSP-L板件中故障已經(jīng)徹底修復，可以作為正常板件提供設(shè)備使用。

當然，我依然對于更換N10、N12如果無法解決當前問題留有后備預案。當更換N10、N12元件徹底解決問題時，說明自動增益控制放大器的性能降低并不是造成監(jiān)控軟件中AGC增益參數(shù)過高的主要原因，這時會將目標鎖定于處理轉(zhuǎn)換增益控制信號的N1、N4元件，型號為IC, ANALOGIC - DAC7545 * PLCC20 * 1DACO * 12BIT。

修復完成的MSP-L板件重新安裝至設(shè)備后經(jīng)過持續(xù)超過一周的壓力測試，其監(jiān)控數(shù)據(jù)與正常MSP-L數(shù)據(jù)對比一致，AGC增益參數(shù)保持穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)短時間內(nèi)有上升趨勢。

對于故障板件的自主維修在科室乃至整個中心以及開展了一年左右，對于原廠高昂的維修費用與冗長的耗時，自主維修不但能節(jié)約設(shè)備的運行成本，也能同時鍛煉參與人員方方面面的能力。不但需要平時的學習與積累，同時也對資料的查詢、新知識的快速學習、應(yīng)用能力提出了更高要求。在自主維修過程中經(jīng)常會遇見自己仍未接觸與學習的知識，維修的過程也是一次新的學習過程，通過實踐操作將知識運用于工作中又能鞏固自己的學習。

此次MSP-L的自主維修是一次成功的嘗試，不但有益于中心也提高了自身的工作能力。但是，也必須清楚的認識到，經(jīng)過設(shè)備升級換代，內(nèi)部板件越來越集成化，自主維修的難度將愈發(fā)增大，這既是挑戰(zhàn)也是機遇。