THALES MSP-L板件维修实例

文/韩梦哲

仪表着陆系统，是应用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。浦东机场二跑道现在使用的是THALES公司出品的LOC411与GS412设备，其使用年限已经接近十五年，设备故障率逐年增高，但是库存备件拙荆见肘。

2019年初，浦东机场二跑道THALES仪表着陆系统设备中，LOC411设备监控软件中，各通道AGC增益数值已经由数年间缓慢上升均已接近并超过了90%，已然不能够继续安全提供使用。

虽然通过更换备用MSP-L板件解决了AGC参数过高的问题，但是随之而来的是MSP-L再无备件可用，这对于导航设备的安全运行存在着一旦再次发生相同故障无法短时间处理故障的隐患，只能够从其他机场借调同型号备件，同时如果选择送回THALES原厂修理，不但消耗大量时间，同时费用也十分高昂。通过征得科室同意对替换下的故障MSP-L板件进行自主维修尝试。

1 参数作用

LOC411的监控软件显示参数如图1所示。

AGC增益系数虽然是一个次要参数，但是与各通道主要参数射频RF LEVEL息息相关。为了维持RF LEVEL参数的稳定，AGC增益系数会根据现有情况不断变动。当输入MSG-L的信号增强或减弱时，AGC增益系数会相应的降低或升高。当AGC增益系数超过100%时，监控器将持续发出预警信号而使设备无法正常使用。

此次AGC增益系数不断升高导致的故障，在输入信号没有大幅度变化的前提下，可能的问题出现于自动增益环路中作为自动增益控制放大器的元器件在长时间工作后性能逐渐降低，导致只能通过不断增高AGC增益系数来维持相同的增益。或者放大器自动增益控制的信号源输出信号能力降低，实际输出信号与增益系数不符也可能导致相同的问题。

以上只能作为参考，需要结合其他方式来判断故障确切位置。

2 板件原理

MSP-L 被使用于THALES公司生产的LOC411航向信标系统。MSP- L 的主要作用是保证输出的都是正常仪表着陆系统航向信号。如果仪表着陆系统航向信号被发现不正确,监控处理机将启用备用发射机并将其转换为在用状态，同时断开当前错误的发射机。如果备用发射机的航向信号也不正确,它将同样被断开。MSP-L的测量单元包含解调、取样和射频信号的转换、测试产生器信号的处理和 BITE 信号的测量。MSP-L 的主要功能单元如下所示:

-监视器的射频通道

-标准信道的射频通道

- AF 信号处理

-数字信号的输入／输出借口

-监视处理器以及外围设备

发射机产生的ILS信号通过以下三种方式被检测:

-由发射机内部输出信号直接耦合的信号

-由监控混合网络（MUC）通过从天线耦合的信号生成的模拟空间信号

-由近场天线接收并传回的 ILS 信号

两个监视器信号来自在 MDS-L23 上的信号源开关而且计算他们。开关是双路冗余的并且彼此独立地运作。它们被各自的监视器控制。每个监视器将输入信号通过自动增益控制环路将其放大到特定的电平,然后将其解调，并转换成数字值。这些值被计算而且与叁考值比较。结果送到 LCSU或连接的个人计算机。

MSP-L 从MDS-L23(监视器分配开关)分别接收八路已经调制过的射频信号用于监视。包括：

—COURSE CSB

—COURSE CSB WIDTH

—CLEARANCE POSN

—CLEARANCE WIDTH

—COURSE POSN

—COURSE POSN

—COURSE WIDTH

—CLEARANCE WIDTH

除此之外一个用于参考的基准信号经由MIA(监视器接口适配器)供应到 MSP-L，作为标准信号。

当故障发生时，LOC411设备的两部监视器信号中一部监视器发生了AGC增益参数过高的情况，但是另一部监视器信号择完全正常。在发生故障的监视器所代表的MSP-L板件的AGC增益参数在所有从MDS-L23传输来的射频信号的通道中均出现了过高的情况，同时，两部监视器中一部又处于正常状态，我们可以判定来自于MDS-L23的信号是正常的概率非常高。于是我们可以将故障的产生点集中于MSP-L中接收由MDS-L23传输来的射频信号的输入部分上，而输入部分中自动增益控制部分又是其中的重点。

图1：LOC411监控软件部分参数

3 板件内信号流程

通过查找与分析MSP-L电路图与信号流程图，我对于MSP的机内耦合信号的传入部分的总结如下。

发射机内部ILS信号经过耦合通过MDS-L23传送至MSP-L，射频信号由一个 108-112 MHz 的带通滤波器滤波，它然后通过一个可变换控制的衰减器(N2、8、9)然后被传送到自动增益控制放大器(N10、N12)。放大器自动增益控制的信号由监视器处理器发出并经由 D/A 转换器 N1、4反馈至环路。用户调整射频衰减器的控制电平以便监视器各通道RF LEVEL保持 100%以方便监控。后续的射频解调器 (V15、17、N15、16)将接收到的ILS信号的包络发送至8:1 多路复合器 MUX1(N19)，预选出信号源中的一个信号作进一步的处理。标准信道的信号来自 RFD-L 通过与 MIA传送来的一个基准电平做比较计算得出自动增益控制校正电压。如果监控器处理器在测量信道和标准信道之间测量计算后得到两者的误差，然后通过计算误差得出保持监视通道AGC 值的校正因子所需要的大小。使接收支路的失真得到补偿。

此次LOC411各通路AGC参数过高的问题通过查看MSP-L信号输入部分的信号流程，其中最有可能出现问题的是AGC增益环路。首先作为自动增益控制放大器的N10、N12元件因为长时间工作，增益性能逐渐降低的可能性非常高，环路系统为了保证各通路射频电平保持100%，必须不断提高增益数值。

另一个可能性是由监控器处理器计算得出的自动增益控制校正电压发出后，所通过的A/D转换器N1、4的信号源输出信号能力降低，实际输出信号与增益系数不符，导致增益元件N10、N12接收到的控制电平较低，处理器只能提高增益系数以保障自动增益正常工作。

以上两种情况都可能导致AGC参数数值逐渐接近并超过90%，最终造成当前MSP-L板件无法正常使用必须更换备用板件。

4 故障修理与经验总结

图2：MSP-L部分元件图

综合以上的假设，通过各方途径查询了所要更换的N10、N12元件的型号分别为IC, ANALOGIC - 0186 * MICRO-X *1HFVR与IC, ANALOGIC - MSA-0386 * MICRO-X * HFVR * 2,4 GHz。在通过更换以上元件后对维修后MSP-L板件进行的测试中发现，当各通道RF射频保持在100%时，所对应的各通道AGC增益参数都保持在60%-70%之间。这相当于一块全新MSP-L所能达到的水准。可以认为MSP-L板件中故障已经彻底修复，可以作为正常板件提供设备使用。

当然，我依然对于更换N10、N12如果无法解决当前问题留有后备预案。当更换N10、N12元件彻底解决问题时，说明自动增益控制放大器的性能降低并不是造成监控软件中AGC增益参数过高的主要原因，这时会将目标锁定于处理转换增益控制信号的N1、N4元件，型号为IC, ANALOGIC - DAC7545 * PLCC20 * 1DACO * 12BIT。

修复完成的MSP-L板件重新安装至设备后经过持续超过一周的压力测试，其监控数据与正常MSP-L数据对比一致，AGC增益参数保持稳定在正常范围内，未发现短时间内有上升趋势。

对于故障板件的自主维修在科室乃至整个中心以及开展了一年左右，对于原厂高昂的维修费用与冗长的耗时，自主维修不但能节约设备的运行成本，也能同时锻炼参与人员方方面面的能力。不但需要平时的学习与积累，同时也对资料的查询、新知识的快速学习、应用能力提出了更高要求。在自主维修过程中经常会遇见自己仍未接触与学习的知识，维修的过程也是一次新的学习过程，通过实践操作将知识运用于工作中又能巩固自己的学习。

此次MSP-L的自主维修是一次成功的尝试，不但有益于中心也提高了自身的工作能力。但是，也必须清楚的认识到，经过设备升级换代，内部板件越来越集成化，自主维修的难度将愈发增大，这既是挑战也是机遇。