某型组合接收设备自检不通过故障分析与排除研究

许海

（国营芜湖机械厂，安徽 芜湖 241007）

着陆对飞机的安全非常重要，据统计，全世界飞机的飞行事故中，大约有一半是发生在着陆阶段。某型组合接收设备用于飞机的导航及进场着陆引导，具备微波着陆引导功能（MLS）、仪表着陆引导（ILS）、甚高频全向信号功能（VOR）、指点信标功能等的机载电子设备。

1 故障现象

某型飞机在地面检测时，发现组合接收设备自检不通过，接收机微波着陆灵敏度很差。

2 组合接收设备原理简介

2.1 组合接收设备架构

组合接收设备主要由天线、接收通道、信号处理、电源、输入/输出、控制盒等部件组成，其架构如图1所示。

图1 组合接收设备架构

2.2 工作原理

控制盒对接收机的加电控制及工作模式控制，电源分机为接收机提供电源，机载设备根据所处的工作模式，接收处理地面台发播的模式信息。工作在MLS模式时，MLS射频信号通过MLS通道后，输出检波视频及DPSK中频信号，由控制分机结算出飞机在空中的角度信息和辅助信息；当设备工作在仪表着陆模式时，设备通过接收处理航向台和下滑台的信号，分别计算出所接收信号的90Hz和150Hz的调制度差，同时在航向通道解调采集1020Hz台址识别音频信号；当设备工作在VOR工作模式时，接收VOR地面信标台的信号，解调出30Hz可变相和30Hz基准相及地面台址识别信号，计算出地面台相对于飞机所在的方位，从而以ARINC429数据形式和模拟形式输出。

3 故障分析

3.1 故障初步定位

根据组合接收设备工作原理和架构，列出该故障下的故障树见图2。

图2 组合接收设备自检不通过故障树

故障描述微波着陆自检不通过，微波着陆的自检电路控制信号来自于控制分机，所以故障在控制分机和微波着陆2个模块。

3.2 故障原因分析

限于篇幅，下面从微波着陆模块工作机理出发，对故障原因进行分析。

（1）故障原因分析。微波着陆模块工作频率范围为5031.0～5090.7MHz，经过3次变频产生10.7MHz中频信号，输出检波视频信号。同时，控制接口分机完成自检功能。图3为微波着陆模块原理框图。该故障从自检通路进行分析。

图3 微波着陆接收通道方框图

设备有2个天线入口，实际上飞机选择安装1副天线或2副天线，信号经天线后进入天线选择开关，天线选择开关由控制分析控制，当无信号时，以4s为周期在2天线间来回转换，当均有信号时停留在较强天线上，信号经天线开关后进入500MHz带通滤波器、限幅保护电路，在射频电路的低噪声放大器中放大约20dB，经过镜像滤波，再与第一本振信号进行混频，产生227.1MHz第一中频信号，第一中频放大器具有两级AGC控制，一级25dB，共50dB，AGC控制信号由控制分机根据信号幅度产生。第一中频信号经放大滤波后，进行第二次混频，产生30MHz的第二中频信号，30MHz的第二中频信号经晶体滤波器，3dB带宽不小于100kHz。

中频电路放大的信号进行第三次混频，产生出10.7MHz的第三中频信号加到对数放大器上，对数放大器的两路输出：中频输出和检波输出，分别输入到控制分机的接口电路进行A/D转换，完成DPSK解调及信号处理。

第一本振频率为4803.9MHz～4863.6MHz，对应波道号为500～699，采用DDS频率合成技术；第二本振频率为197.1MHz，由晶体振荡器产生；第三本振频率为19.3MHz，由晶体振荡器产生。接收机的波道选择由控制分机完成，根据所选的通道号产生相应的频率代码传输到第一本振电路，接收机工作在所选的通道上。

当设备处于自检状态时，自检振荡器产生227.1MHz正弦波信号，供通道自检使用，当设备处于非自检状态时，该振荡器处于停振状态。

（2）故障排除。故障定位在微波着陆分机。该分机由C波段组件及微波着陆通道组成，对频率范围为5031.0～5090.7MHz的接收信号进行三次变频产生10.7MHz的中频信号和检波视频信号。经测试发现，500～699波道的227.1MHz的中频信号幅度很小，几乎与底噪信号大小一样，无法检测到，而频率227.16MHz时信号幅度很大。根据故障现象分析，故障的来源可能是C波段组件电路造成；也可能是输入到混频器的一本振信号有问题。改变微波信号的输入端口，使其分别MLS1、MLS2端口输入，测试微波着陆信号，发现两个通道灵敏度都偏低，可以判定故障不是在C波段组件部分，所以故障可以定位到一本振电路。

一本振电路的原理是DDS提供参考频率给锁相环，锁相环电路主要由鉴相器N1、运放N2、压控振荡器3N15、分频电路3N16～3N18等组成。测量500、550、600波道对应的本振信号即3N15的16脚，通过计算得到波道对应的一本振信号频率，测试结果如表1所示。

表1 不同波道的一本振信号

从表1可以看出，本振信号的输出频率误差为60KHz，而本振信号是由DDS和PLL产生的，测量DDS输出给鉴相器N14的参考信号，测试结果如表2所示。

从表2可以看出，DDS输出信号的频率误差为2.5 KHz，进一步测试发现DDS的参考时钟输入端（即8脚和9脚）连接的300M晶振，该晶振实际输出频率为299.99635MHz（且满足fout=0.67774* fin），频率误差为3.65kHz，判断为该晶振故障。更换后，接收机灵敏度故障排除。

表2 不同波道的DDS输出频率

自检振荡电路的电路图如图4所示。

图4 自检振荡电路原理图

该部分电路是对模块进行自检，产生227.1MHz的信号。控制分机的数字信号输入到XS1/A1端口，经2O1、2V1、2V4和2V5进行能处理，给晶振2N11提供电源，进而控制2N11进行工作；同时，控制继电器2K1开关。

产品上电工作后，测量端口信号，控制分机输入低电平（0V）到XS1/A1端口，分析电路，2O1是一个4输入与非门，2O1D的11脚输出高电平，三极管2V1导通，继电器2K1的8脚应为低电平，从而继电器2K1吸合。由于2O1D的11脚输出高电平，2O1C的8脚输出低电平，三极管2V4截止，2V5导通，晶振2N11开始工作，输出227MHz的中频信号。但测量发现继电器2K1的8脚为高电平，继电器一直未工作，经测量2O1D的11脚输出正常，故可以判断2V1失效，更换该器件后，自检通过，该模块工作恢复正常。

4 结语

通过对该型“自检不通过，接收机微波着陆灵敏度很差”故障的机理分析及故障定位排除过程，得出故障产生的原因，即随着飞机使用年限的增加，电子元器件出现老化，从而产生故障。根据设备的工作原理，故障电路的分析，利用串件和更换元器件的方法定位、排除故障。该故障的机理分析和故障定位，对类似故障分析具有借鉴意义，有助于快速、有效地定位和排除故障。