中心转换装置干扰故障的分析与处理

周元元

（国营芜湖机械厂，安徽 芜湖 241007）

中心转换装置主要保证飞行员与地面维护人员之间的机内双向话语联络；保证飞行员和地面指挥台的双向话语通信，收听告警系统、导航系统、应急接收机的信号以及专用信号。一旦该装置出现问题，将导致飞行员无法与地面进行正常的通话，影响飞行任务。

1 故障情况

中心装换装置在内场进行通电测试，选择后舱输出时，所有机上耳机2输出信号失真度大且均有杂波产生，如图1所示。由于内场测试是针对单个产品进行测试，电磁环境比较简单，受周边其他设备电磁干扰影响较小。此类干扰考虑为产品内部之间信号干扰所致，由于该产品由多块电路板组成，板件信号之间反馈回路颇多，交联关系复杂，无法通过测试信号直接确定故障板件，为了进一步缩小故障范围，采用替代的方法将故障隔离到其中一块32位码调整和处理装置板件，之后对该板件进行故障排除。

图1 耳机2输出信号波形

2 故障分析

32位码调整和处理装置主要由数字部分和模拟部分组成，其中数字部分主要将控制台输入的429编码信号经过输入信号变换电路、允许代码写入电路、移位寄存器电路、逻辑控制电路处理后产生模拟部分音量调整电路的控制信号，控制电子开关选通不同的衰减网络，实现对电台耳机音量的调整。模拟部分主要将输入的模拟信号经过音量调整电路和滤波器电路处理后输出至耳机。该32位码调整和处理装置原理框图如图2所示。

图2 32位码调整和处理装置功能原理框图

2.1 干扰源分析

电子电路在工作过程中所受到的干扰多种多样，具体情况，具体分析，对不同的干扰采取不同的措施是抗干扰的原则，如何克服这些干扰，保障电子电路的良好运行，那么首先必须搞清楚干扰的来源，通过对该电路板的原理分析，查找干扰源。经分析该电路中除了429信号、电源信号和1KHz的音频信号，没有其它信号引入。那干扰信号是否与429信号和电源噪声信号有关呢？为了确定干扰源信号，关闭音频输入信号，对输出端信号进行测量，测量输出的信号如图3所示。该信号频率为50KHz，观察输出信号的波形发现此波形与429信号的时钟信号相同且频率一致，干扰源信号确定为429时钟信号。

图3 示波器采集的干扰源信号

2.2 干扰源的传播途径和解决措施

干扰信号的传播主要有两种途径：传导和辐射，传导是干扰源与敏感系统之间的主要干扰耦合途径之一。传导干扰可以通过电源线、信号线、连接电缆、接地导体等载体进行耦合。在音频和低频时，由于电源线、接地导体、电缆的屏蔽层等呈现低阻抗，所以电流经过这些导体时容易以电磁辐射形式向外辐射。当噪声传导到其他敏感电路时，就可能激发产生干扰作用。辐射干扰是通过空间以电磁波形式传播的电磁干扰，根据干扰源的传播途径和查找出的干扰源，排查可能故障点如下：（1）接地线的干扰；（2）低通滤波器故障；（3）板件设计缺陷。

针对上述可能故障点开展了下列工作：（1）为了避免数字电路部分电流通过地线对模拟电路产生干扰。在电子电路地线设计中通常采用地线割裂法使各级地线自成圆路，然后再分别一点接地。由于该电路板信号工作频率低于1MHz采取单点接地的方式，将各个级别单元电路的地线连接在同一个点上，使得整个航空电子产品的运行过程不会出现环形地回响，有效避免了地环流的出现，使用万用表静态测量各个元器件接地电阻，接地情况良好。（2）该板输出信号后级部分使用了低通滤波器对低频信号进行滤波处理，低频滤波主要滤除传导干扰，抑制和衰减外界所产生的噪声信号干扰和影响受到保护的设备，同时抑制和衰减设备对外界产生干扰，低通滤波器设计采用一阶有源RC滤波器，主要由RC电路和放大器组成，电路原理图及幅频特性仿真图如图4所示。通过仿真图可以看出本部分低通滤波器对于1kHz低频信号进行放大，对于50kHz的干扰信号基本上不衰减的，该部分低通滤波器的设计中未考虑时钟信号干扰，由于设计定型无法对该部分电路进行更改，所以静态测量电容值C22、电阻R和R111的值与实际标称值相同，排除此部分低通滤波器故障。（3）该板为数模混合板，相比模拟信号，数字信号具有较强的抗干扰性。为了防止数字部分信号干扰模拟部分，设计初期已根据电路原理将数字部分与模拟部分分开布局，避免数字部分与模拟部分器件交叉放置，考虑到干扰源产生的干扰信号要对数字模拟电路产生作用，就需要通过导线、公共线等通道进行耦合，对数字部分的429时钟信号走线进行检查发现，板件中429时钟信号输出D5/8脚通过外接导线连接至下一级芯片D12/1引脚上。如图5所示，该导线正好经过了模拟部分的放大器D41，小信号放大器是数字模拟电路中易受干扰源干扰的敏感器件，设计中应尽量拉开干扰源与敏感元件的距离，以减少干扰源对元件的辐射影响。将此导线重新焊接，尽量远离模拟部分，重新测试产品，未发现干扰信号。

图4 低通滤波器部分电路及仿真图

图5 时钟信号走线图

3 结语

通过上述方法已对有干扰的电路板进行了更改，对产品反复进行测试后未发现干扰信号，所以确定干扰源为时钟信号走线经过了模拟部分，导致信号串扰进入模拟部分所致。数模混合板已应用在越来越多的航空电子产品中，数模混合板的设计本身就是一个很复杂的工程，随着空中电磁环境变的越来越复杂，这就要求设计人员在设计中必须采取抗干扰措施的制定，提高产品的抗干扰能力，保证航空电子产品在实际工作中的可靠性。