红外成像设备输出图像十字线毛刺或扭曲故障问题技术归零研究

王 豪，王文亮，高保方，程 明，刘瀚旻

(海军驻南昌地区航空军事代表室，江西南昌 330024)

0 引言

某型直升机红外成像设备电子组件在完成整机调试后，转入高低温试验阶段，设备输出图像画面出现十字线有毛刺或扭曲现象。该型红外成像设备输出图像上的十字线是由电子组件中预处理板对输入的视频信号进行处理后产生的，因此，故障与电子组件中预处理板上的相关电路和输入的视频信号有关。通过视频电路分析和高低温对比试验，揭示了故障与电路设计参数和滤波处理等多个环节相关。

1 电路原理分析

该型红外成像设备电子组件预处理板相关视频电路的工作流程如下:电视和红外视频信号经各自的差分转换电路后，通过电视/红外视频切换电路后分三路输出，一路进入同步分离电路，一路视频信号进入A/D采样电路进行数字化，还有一路进行叠加图形显示。原理框图如图1所示。

图1 预处理板相关视频电路原理框图

同步分离电路将输入的电视或红外信号放大一倍后进行同步分离，然后由锁相电路对同步分离出的行同步信号进行锁相，并产生叠加十字线所需的时钟。当这个时钟抖动或受到干扰不稳定时，就会产生输出图像上的十字线毛刺现象，严重时会造成十字线扭曲。影响到锁相输出时钟质量的具体因素有两个:一个是输入视频信号本身的问题;另外一个是锁相电路和同步分离电路本身的防干扰和抗干扰问题。

对产生输入视频信号问题的原因分析如下:由于十字线毛刺或扭曲问题主要出现在低温电视输出，通过测量电视和红外输入的视频信号发现电视视频的同步头幅值大，其幅值接近红外同步头幅值的一倍，约0.55～0.6V，而红外信号的同步头幅值为0.25V ～0.3V，此值接近标准值0.3V。测量了几台昼夜侦察装置，结果相同。通过查询同步分离器件EL4583的器件手册，同步分离输入的视频信号幅值为0.5～2V，相应的同步头幅值为 0.15～0.6V，也就是说电视输入的幅值在放大一倍后已超过了同步分离器件规定幅值的上限，在高低温情况下集成电路的内部参数变化会对器件输出的信号产生影响，导致锁相输出的时钟抖动，因而产生十字线毛刺或扭曲现象。调节视频信号的幅值，当视频同步分离处的幅值较低时，十字线毛刺消失。

另一种可能是锁相电路和同步分离电路被干扰。通过试验发现，仅有部分预处理板出现十字线毛刺或扭曲现象，初步判断是相关电路被干扰导致点像素时钟抖动而产生的。

2 对比试验

对于电视输入幅值高的问题，由于输入的幅值不能变动，同时为了使解决十字线问题的更改不对板子的其他部分产生影响，在进入同步分离电路处将视频信号的幅值降为原来的2/3倍(以下表中称幅值降2/3)，这样可使电视和红外信号的同步幅值都是在芯片的使用范围内，使同步分离电路工作在正常状态。通过这种更改可以消除电视幅值过高产生的隐患。对生产部提供的故障板进行相关更改后做对比试验，结果表明该更改对电视输出的十字线毛刺有较明显的改善，但有些板子还有十字线毛刺，具体试验记录如表1。

上述试验表明，降低视频同步分离处视频信号的幅值对十字线毛刺或扭曲有明显的抑制作用，但个别板子还有十字线毛刺或扭曲。查阅同步分离芯片EL4583的资料，发现视频信号进入同步分离芯片，芯片对视频信号又放大一倍后进行一次滤波，这个滤波的功能是滤除视频信号中的色同步副载波。在使用中可以通过改变电路的使用方法将其屏蔽掉(以下表中称去滤波处理)。由于系统提供的电视和红外信号不含色同步副载波，因此考虑将该滤波电路屏蔽掉后做高低温试验对比，具体试验记录和结果见表2。

进一步试验的结果表明，该项措施对部分电路板有效，但同时也出现原来正常的板子又重新出现十字线有毛刺或扭曲的现象。

依据原理分析，仍然产生毛刺或扭曲现象最可能的原因是锁相点时钟被干扰。对锁相输出的点像素时钟信号加旁路滤波电容220P，滤除干扰信号，对表2中的七块预处理板做高低温试验，均未再出现十字线有毛刺或扭曲现象。

为了验证EL4583去除色同步滤波处理的有效性，去掉上述七块预处理板的去滤波处理措施，只保留幅值降2/3和点像素时钟滤波处理，试验结果是06板子常温红外十字线重新出现毛刺现象，03板子常温电视十字线重新出现毛刺现象。

表1 预处理板同步处理电路视频信号副值降2/3前后试验对比表

表2 预处理板同步处理电路视频信号去滤波处理前后试验对比表

3 结论

通过对成像设备图像十字线毛刺或扭曲问题的产生原因进行机理分析，提出了降低同步分离电路输入视频的幅度、去掉色同步副载波滤波处理和锁相产生的点时钟信号加旁路滤波电容等解决措施，经过高低温环境试验验证，确认故障不再发生，证明故障定位准确，措施合理有效。

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