一起超短波話音通信故障分析

劉彥龍 寧國虎 黨曉偉

摘要：對一起超短波話音故障進行介紹，從理論上對故障發生的機理進行了分析，結合該型飛機通信導航系統設計特點及理論分析結果，進行了最終的故障定位與排除，為今后該型機通信導航系統超短波話音功能的使用及超短波故障的排故思路提供一定的參考。

關鍵詞：超短波；話音；通信

Keywords：ultrashort wave；voice；communication

0 引言

機載綜合通信導航系統的超短波話音通信設備是飛機上特別重要的無線電電子設備之一，主要用于空空和空地通信，是飛行中使用最多的一種通信方式。隨著航空電子設備向綜合化、集成化發展，機載電子設備不斷更新換代。當前，飛機各系統的設計不斷進行優化改進，其功能和可靠性大大增加。在維修保障過程中，相當一部分故障可以通過飛機自檢，定位到某個故障件或某個故障模塊，但因系統邏輯和系統功能軟件不完善而導致的故障是飛機自檢系統無法檢測到的。機務維修保障不僅僅是簡單檢查系統功能，更重要的是對系統模塊記錄的數據進行分析，對故障進行診斷和定位。

在一次飛行中，飛機在著陸階段發生機上超短波話音通信問題，表現為：機上無法收到塔臺的指令，同時塔臺收到的飛機話音全為噪聲。飛機滑回停機坪后，關閉電子設備，發動機停車，此時塔臺通信恢復正常。飛行后地面進行多次通電檢查，在正常啟動通信導航系統后，通信導航系統自檢測無故障信息，使用地勤耳機通過超短波話音系統分別與塔臺和他機進行校波，通話中接收與發射過程話音均正常。

1 超短波話音功能工作原理

飛機的超短波通信功能模塊由超短波天線、超短波天線接口單元、計算機等組成。當系統需要運行超短波通信功能時，與此功能項有關的所有硬件模塊資源可在射頻開關矩陣以及系統網絡的支持下進行組合，形成從天線、射頻信道、數字信號處理到數據處理的完整硬件通道鏈路資源，完成該項功能。同時，通過加載運行相關的功能軟件，構成一個功能線程，完成該項功能的接收/發射和信號/信息處理。

接收過程：正常話音通信實現2路話音接收功能。來自超短波天線的接收信號通過超短波天線接口單元放大、功分后，送至計算機。在計算機內，超短波話音模塊進行變頻、放大、濾波等處理，形成標準中頻信號，進行解調處理、基帶處理及解密處理，再經過音響模塊處理，生成主收1和主收2的模擬音頻送至耳機。

發射過程：來自話筒的話音信號送至計算機中。在計算機中，音頻模塊進行編碼，處理后的數據經信號處理模塊加密后產生所需要的數字調制信號，超短波話音模塊完成數/模轉換、變頻、激勵，再通過超短波天線接口單元的超短波功放模塊進行功率放大，送至天線發射。

超短波通信正常模式功能原理框圖如圖1所示。

2 故障分析定位

查看該機進場著陸時（時間16∶57∶00- 17∶08∶57）通信導航系統的記錄數據，控制模塊、超短波救生通路、超短波話音話路1和音響的數據交互見表1。

根據故障現象及通信導航系統記錄數據分析，對故障現象分析如下。

1）收不到塔臺話音：在序號7向超短波話音話路1發送禁止話音接收命令后，一直沒有發送允許話音接收命令，序號9超短波話音收發天線選擇左天線超短波話音話路1后，由于超短波話音話路1禁止接收話音數據，導致超短波話音左天線收不到數據；在序號6向超短波救生通路發送發話按鈕有效信號后，一直沒有發送發話按鈕無效信號，超短波救生通路一直處于發話狀態，導致超短波話音右天線救生通路收不到數據。所以，飛機進場著陸階段收不到塔臺指令。

2）塔臺通信受影響：在序號6向超短波救生通路發送發話按鈕有效信號后，一直沒有發送發話按鈕無效信號，救生通路一直處于發話狀態；序號9通知音響模塊，超短波話音收發天線選擇左天線后，音響模塊的超短波話音數據向左天線超短波話音話路1發送，不向右天線超短波救生通路發送，導致超短波話音右天線救生通路發不出數據；序號9 通知音響模塊超短波話音收發天線選擇左天線后，在此按壓超短波主臺發話按鈕進行發話時，超短波話音話路1處于發話狀態，超短波救生通路也一直處于發話狀態，出現雙發，載波疊加，導致塔臺通話受到影響。

本次故障是在執行發話按鈕信號控制過程中，進行了超短波話音天線選擇，引起發話按鈕無效信號和超短波話音允許接收命令發送到選擇后的左天線，沒有發送到之前的右天線而形成閉環，導致右天線救生通路只收到了發話按鈕有效信號，沒有收到發話按鈕無效信號；左天線超短波話音話路1只收到了禁止話音接收命令，沒有收到允許話音接收命令，引發超短波話音通信故障。

通過以上分析，該故障定位為超短波話音雙天線選擇錯誤。

3 故障機理分析

3.1 發話按鈕信號處理流程

控制模塊收到發話按鈕中斷后，獲取發話按鈕信號值。控制模塊根據發話按鈕開關按壓方向、當前發話按鈕開關配置，識別出相應的發話按鈕類型。如果是超短波話音主臺發話按鈕信號，根據選擇的超短波發射天線決定向超短波話音話路1/超短波救生通路發送發話按鈕有效/無效狀態。圖2所示為超短波主臺發話按鈕處理過程。

1）控制模塊采集到發話按鈕離散信號，以中斷方式通知控制模塊軟件。

2）控制模塊根據發話按鈕開關按壓方向、當前發話按鈕開關配置，識別是否為超短波主臺發話按鈕。

3）如果應急電臺未接通，則繼續以下步驟；否則，不處理此發話按鈕信號。

4）根據當前超短波話音功能發射天線選擇左天線，將發話按鈕信號發送給超短波話音話路1；如果發話按鈕信號為有效，則向超短波救生通路發送禁止話音接收命令；如果發話按鈕信號為無效，則向超短波救生通路發送允許話音接收命令。

5）根據當前超短波話音功能發射天線選擇右天線，將發話按鈕信號發送給超短波救生通路：如果發話按鈕信號為有效，則向超短波話音話路1發送禁止話音接收命令；如果發話按鈕信號為無效，則向超短波話音話路1發送允許話音接收命令。

6）發話按鈕信號發送給音響模塊。

3.2 超短波話音天線選擇處理流程

超短波話音天線的選擇只根據超短波話音話路1和超短波救生通道的超短波話音接收質量進行決策選擇，處理流程如圖3所示。

3.3 故障機理分析

通過查看飛機通信導航系統記錄數據，在控制模塊向右天線超短波救生通路發送發話按鈕有效信號和向左天線超短波話音話路1發送禁止話音接收命令后，收到了超短波話音話路1的話音質量等級，依據規則選擇了超短波話音左天線，導致之后的發話按鈕無效信號發送到左天線超短波話音話路1、允許話音接收命令發送到右天線超短波救生通路，從而導致機上超短波功能右天線處于長發狀態，本機無法接收超短波話音信號。同時，輻射載波影響附近同頻點無線電通信。發生故障時的流程圖如圖4所示。

4 故障解決措施

該故障為軟件缺陷引起的超短波功能長發狀態故障。故障的發生將影響附近同頻點（指揮臺和他機）超短波電臺通信。解決措施分步驟實施，分為臨時解決措施和后續優化升級軟件更改措施。

4.1 臨時解決措施

1）該故障僅在超短波雙天線接收時偶發，外場將超短波話音參數工作模式加載為TR+G（雙收+救生）單天線工作模式可以避免該故障的發生。對飛機全部通過數據加載卡進行預置數據更改，地面通電檢查，在正常啟動通信導航系統后，使用地勤耳機通過超短波話音分別與指揮臺和他機進行校波，通話時接收與發射過程中話音均良好。

2）在單天線工作模式下，同型號飛機飛行中地空通信距離、空空話音通信距離均滿足飛行要求。

4.2 后續更改措施

1）當超短波主臺發話按鈕按下有效時，此次收發話過程不進行話音通路切換操作。下次收發話過程控制模塊根據收到的超短波救生通路和超短波話音話路1的超短波話音質量等級進行話音通路切換。

2）為了保證話音通路的發話按鈕有效/無效信號閉鎖，當超短波主臺發話按鈕施放無效時，同時向超短波救生通路和超短波話音話路1發送“發話按鈕無效”。

3）為了保證話音通路的超短波話音禁止/允許接收命令閉環，當超短波主臺發話按鈕施放無效時，同時向超短波救生通路和超短波話音話路1發送“允許接收超短波話音接收”命令。

廠家采納更改意見，完成了同型號飛機的軟件升級工作，飛機后續飛行通話良好，指標滿足設計要求。修改后的流程圖如圖5所示。

5 總結

在復雜的工作環境下，處于科研中的機載電子設備不可避免地會發生故障。因此，加強和豐富保障人員自身排故能力尤為重要。飛機自檢測系統模式應用得越來越成熟，給機務維護工作提供了強有力的支持。同時，也對機務維護工作有了進一步的要求，不僅要加強理論學習，掌握系統內部交聯關系及邏輯關系，也要掌握各個系統內部組件中每個模塊的功能。出現故障時，盡可能地下載系統記錄的故障信息，進行簡單的數據分析，進而不斷總結、推理，注重經驗積累，提高維修質量，才能更好地保障科研任務的完成。