一起電子戰啟動自檢時偶報“右紫外接收機故障”的排除

葉青

摘要：紫外接收機探測導彈發動機工作時羽煙中的紫外輻射信號，信號經處理后實現對來襲導彈的威脅告警。通過本例故障的排除，確認了紫外接收機RS422信號（MAX3488EESA芯片）對紫外接收機和控制器通信的影響，確定了MAX3488EESA芯片功能下降的缺陷，為排除飛機上電子戰系統故障提供一種手段。

關鍵詞：紫外接收機；故障；通信；自檢

Keywords：ultraviolet receiver；fault；communication；self-check

某型飛機在接收時進行電子戰系統通電啟動自檢，偶報“右紫外接收機故障”，故障代碼為1400。

1 系統原理

紫外接收機的作用是探測導彈發動機工作時羽煙中的紫外輻射信號，在經過信號處理后可實現對來襲導彈的威脅告警。

如圖1所示，紫外接收機通過RS422接口向控制器傳輸告警信號，控制器將兩路告警信號進行坐標轉換和畸變校正后形成告警信息，再通過1553B電子戰總線將其上報電子戰系統。告警方位信息由電子戰系統送至顯示控制管理分系統綜合顯控器上顯示。

1.1 紫外探測單元

紫外探測單元由紫外廣角光學物鏡、紫外濾光片、高壓電源、低噪聲紫外圖像像增強管、CCD組件等幾部分組成。采用高分辨率成像體制，探測日盲紫外光譜區的輻射，其組成如圖2所示。

為了提高系統的接收靈敏度，鏡頭應具有大的相對孔徑，紫外物鏡采用石英等材料及遠心光路設計。

紫外濾光片抑制系統通帶外其他波長光成分，確保整機工作于日盲區。

低噪聲紫外圖像像增強管實現紫外光子圖像的增強以及圖像的轉換，具有較高的內增益，對紫外輻射有很高的靈敏度。低噪聲紫外圖像像增強管可獲得信號的二維分布，實現成像方式的紫外探測，具有高分辨率、高靈敏度優點。

中繼光學部件將低噪聲紫外圖像像增強管輸出耦合到CCD的靶面上，采用光錐耦合，體積小、效率高。

CCD組件完成光信息到電信息的轉換功能。驅動器用一定頻率的時鐘脈沖對CCD進行驅動，在CCD的輸出端獲得二維空間圖像的信號。預處理對CCD輸出信號進行放大處理后，由A/D轉換輸出8bit數字量化信號，256灰度等級信號，輸出信號中的每一離散電壓信號的大小對應著該光敏面所接收光強的強弱，而信號輸出的時序則對應CCD光敏元位置的順序。以幀頻10fps、像素256×256計算，CCD組件數字信號輸出速率為640Kb/s。CCD組件輸出信號為數字視頻輸出信號。CCD組件工作及預處理如圖3所示。

高壓電源為低噪聲紫外圖像像增強管提供工作電源，要求高穩定度、低紋波。為了減小系統的體積、重量，增強可靠性，高壓電源采用模塊化結構，緊貼低噪聲紫外圖像像增強管安裝。

1.2 信號處理單元

信號處理單元的主要功能是處理來自紫外探測單元的數字圖像信息，利用導彈逼近特征算法在復雜的背景圖像中識別來襲導彈，并向載機提供告警信息。

信號處理單元信號處理板以數字信號處理器（DSP）芯片為核心，DSP芯片的作用是實現圖像處理算法。CCD圖像數據通過CPLD傳入DSP，數據處理量為640Kb/s。CPLD芯片作為圖像數據的緩沖，從圖像接口接收圖像數據，再把圖像數據傳輸給DSP芯片。單片機MSP430芯片從422串口接收航姿信號，經過處理后再輸出給DSP芯片。DSP進行數據處理，從雜波背景中檢出可能目標，并作進一步分析處理，保證在探測概率一定的前提下虛警率最小。DSP芯片通過圖像處理算法計算后，如果發現有導彈威脅，首先送給單片機MSP430芯片，再由單片機MSP430芯片通過422串口傳送給控制器，控制器通過航電總線將告警信息上報，綜合顯控器進行告警信息的顯示。信號處理單元組成框圖如圖4所示。

2 故障分析

2.1 問題定位

對上述故障進行分析，列出如圖5所示的故障樹。根據故障樹可知“右紫外接收機故障”可能的原因是：機上線路故障、右紫外接收機故障、控制器故障、任務機故障等。

按照先易后難的方法，先串裝右紫外接收機，多次通電故障未復現，初步定位是右紫外接收機故障。

右紫外接收機返回航電部檢查，產品無故障。控制器返回航電部與右紫外接收機進行聯試，故障不復現。對這兩件產品進行航電系統聯試，故障仍未復現。

2.2 機理分析

按下自檢按鍵后，控制器內部產生的自檢信號通過紫外處理板上D7（DS9638J/883Q雙差分驅動器）發送422信號到紫外接收機內部信號處理板上U6（MAX3488EESA RS485/422收發器），U6接收信號后送入U5（MSP-430F1491PM）進行處理，自檢信號在紫外接收機中處理后再從U5傳入U6，發送422信號到控制器紫外處理板，紫外處理板上D6（DS9637AMJ/883Q雙差分接收器）接收到信號對之進行處理，確認信號正確后向電子戰上報右紫外機自檢正常。左紫外接收機自檢情況相同。自檢原理如圖6所示。

3 故障定位

從故障現象看，該故障應該是右紫外接收機和控制器之間的自檢通信出現了問題。為了判斷故障是右紫外接收機還是控制器，從控制器和右紫外接收機連接電纜測試兩個產品的通信信號。查看電路圖，發現X1/G為紫外接收機發送信號的正，X1/H為紫外接收機發送信號的負；X1/K為紫外接收機接收信號的正，X1/L為紫外接收機接收信號的負。

用示波器的正端接X1/G，負端接X1/H，測試結果見圖7。另選一件正常機的紫外接收機和控制器進行測試，測試結果見圖8。用示波器的正端接X1/K，負端接X1/L，測試結果見圖9。另選一件正常機的紫外接收機和控制器進行測試，測試結果見圖10。

從圖7看出，故障機紫外接收機發送給控制器的RS422信號正邏輯電壓為2.3V左右，負邏輯電壓為-0.4V左右。從圖8看出，正常機紫外接收機發送給控制器的RS422信號正邏輯電壓為2.1V左右，負邏輯電壓為-1.8V左右。

從圖9看出，故障機控制器發送給紫外接收機的RS422信號正邏輯電壓為2.9V左右，負邏輯電壓為-3.0V左右。從圖10看出，正常機控制器發送給紫外接收機的RS422信號正邏輯電壓為3.0V左右，負邏輯電壓為-3.1V左右。

故障機紫外接收機輸出的RS422信號-0.4V明顯小于正常機的-1.8V。由此得出是紫外接收機故障。

紫外接收機的RS422信號由MAX3488EESA輸出。紫外接收機通信芯片在選型時采用MAX3488EESA（發送、接收雙向），控制器通信芯片采用DS9638J/883Q（發送）和DS9637AMJ/883Q（接收）。

RS422協議規定在A（正邏輯）、B（負邏輯）之間發送電壓為正電平+（2.0～6）V，負電平-（2.0～6）V。

MAX3488EESA標準輸出偏小，差分輸入、輸出信號最小為±（2.0±0.2）V，DS9637AMJ/883Q、DS9638J/883Q差分輸入、輸出信號最低為±（2.5±0.5）V，兩者存在不匹配。

RS422協議規定接收信號大于0.2V為正邏輯，小于-0.2V為負邏輯，所以MAX3488EESA標準輸出偏小的信號，只要不低于±0.2V，就不影響通信。

隨著使用時間變長，芯片性能下降，MAX3488EESA輸出變小（該件降到了-0.4V），DS9637AMJ/883Q接收能力變差，通信出現問題，因此報自檢故障。本次機上報偶發故障，返回內場故障不復現，是因為MAX3488EESA芯片輸出已降低到-0.4V，處于DS9637AMJ/883Q芯片接收范圍的邊緣值，在內場檢測設備上能夠通信，但是在機上受外界干擾和機上電纜（比內場測試電纜長）衰減影響，導致報偶發故障。

4 總結及改進措施

經統計，多架次飛機報“左紫外接收機故障”“右紫外接收機故障”，工廠和制造廠所也接到多件故障件、返修件，目前在手的紫外接收機輸出負邏輯電平有一件為-1.5V，一件為-1.3V，一件無輸出。

綜上，機上報“右紫外接收機故障”的主要原因是：MAX3488EESA或控制器內DS9637AMJ/883Q芯片性能下降，通信功能變差，導致自檢時偶發故障。

就采取的措施：改裝紫外接收機與控制器連接電纜，引出測試通信信號端。用示波器檢查RS422信號波形，判斷輸出電壓是否符合標準，如果低于要求，則更換紫外接收機內部MAX3488EESA。上述改進措施目前已落實到工藝文件中。

參考文獻

[1] 許強. 軍用紫外探測技術及應用[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2010.

[2] 某型導彈逼近告警設備技術說明書[Z].