某型機(jī)載超短波電臺(tái)頻率準(zhǔn)確度超差故障分析J-作者：趙永鵬陳桂華來(lái)源：《航空維修與工程》2021年第10期摘要：通過(guò)對(duì)某型飛機(jī)U/V鏈機(jī)載超短波抗干擾電臺(tái)一起頻率準(zhǔn)確度不合格故障進(jìn)行分析，研究電臺(tái)的工作原理特別是射頻部分的原理，分析影響電臺(tái)頻率準(zhǔn)確度的主要因素，將故障定位到晶體振蕩器，研究該晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)和調(diào)整方式，并對(duì)晶體振蕩器進(jìn)行調(diào)整，試驗(yàn)驗(yàn)證了調(diào)整方法可行。關(guān)鍵詞：超短波電臺(tái)；頻率準(zhǔn)確度；晶體振蕩器；調(diào)整Keywords:UHFradio；frequencyaccuracy；crystaloscillator；adjust0引言機(jī)載超短波抗干擾電臺(tái)作為U/V數(shù)據(jù)鏈(DataLink)傳輸設(shè)備的重要組成部分，是數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)的端機(jī)。作為新一代機(jī)載超短波通信設(shè)備，該電臺(tái)利用軟件無(wú)線電等技術(shù)實(shí)現(xiàn)單通道多模式的傳輸方式，具有擴(kuò)頻抗干擾明密數(shù)傳/話音功能，可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)與地面、飛機(jī)與飛機(jī)間的話音和數(shù)據(jù)傳輸；具有直擴(kuò)、擴(kuò)跳和調(diào)頻等多種抗干擾方式，可適應(yīng)電子戰(zhàn)環(huán)境下工作，支持組網(wǎng)工作；具有明話優(yōu)先功能，救生、應(yīng)急、雙收和單音發(fā)射等功能以及1553B總線控制功能。頻率準(zhǔn)確度是考察電臺(tái)的重要指標(biāo)，頻率準(zhǔn)確度直接影響電臺(tái)能否準(zhǔn)確接收信息，電臺(tái)頻率偏移太大甚至?xí)斐呻娕_(tái)無(wú)法收發(fā)信息。1故障現(xiàn)象某型機(jī)載超短波抗干擾電臺(tái)修理技術(shù)要求，檢測(cè)時(shí)電臺(tái)在任一信道上的頻率準(zhǔn)確度應(yīng)在±fcx10-6范圍內(nèi)(fc為射頻載波頻率)。但在電臺(tái)實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，遇到一起電臺(tái)在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)頻率準(zhǔn)確度均超差的情況。繼續(xù)測(cè)試電臺(tái)其他性能，發(fā)現(xiàn)調(diào)制度、數(shù)據(jù)傳輸誤碼率等性能在部分頻點(diǎn)上也有不合格現(xiàn)象。2故障分析2.1整機(jī)功能分析圖1為機(jī)載超短波抗干擾電臺(tái)的整機(jī)功能框圖，電臺(tái)由A1至A5五個(gè)功能模塊組成。A1單元的主要功能是實(shí)現(xiàn)電臺(tái)與外部設(shè)備之間的低頻信號(hào)連接；^+28V電源轉(zhuǎn)換為整機(jī)各單元所需的電壓，為電臺(tái)供電；實(shí)現(xiàn)各種基帶信號(hào)的幅度、阻抗適配以及路由轉(zhuǎn)換；以及對(duì)電臺(tái)的控制。A2中頻數(shù)字化單元對(duì)數(shù)字中頻進(jìn)行信號(hào)處理，包括調(diào)頻控制和AGC控制，A2單元中的時(shí)鐘單元向中頻數(shù)字化部分提供所需的各種時(shí)鐘信號(hào)。A3頻率合成器部分提供發(fā)載波信號(hào)、主收一本振信號(hào)、主收二本振信號(hào)和發(fā)一本振信號(hào)，溫補(bǔ)晶體振蕩器是電臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)頻率源。A4接收機(jī)單元將射頻信號(hào)變成中頻。A5發(fā)射機(jī)單元的功能包括放大激勵(lì)信號(hào)、調(diào)幅狀態(tài)時(shí)在功放模塊內(nèi)部完成調(diào)幅功能、對(duì)功率放大器輸出信號(hào)進(jìn)行濾波、對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行自動(dòng)電平控制（ALC功能）等。2.2故障定位分析根據(jù)電臺(tái)故障現(xiàn)象，頻率準(zhǔn)確度會(huì)影響電臺(tái)的調(diào)制度、失真度等指標(biāo)，但這兩項(xiàng)指標(biāo)不會(huì)對(duì)產(chǎn)品頻率準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響，故直接由頻率準(zhǔn)確度入手進(jìn)行故障分析。根據(jù)電臺(tái)整機(jī)功能，A1中的主控模塊為整機(jī)提供控制信號(hào)，若控制信號(hào)出錯(cuò)，可能對(duì)頻率準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響；A2單元是數(shù)字處理單元和保密單元，不會(huì)影響發(fā)射機(jī)頻率準(zhǔn)確度；A3單元是頻率合成器模塊，本振信號(hào)由該模塊產(chǎn)生，標(biāo)舉頻率源也置于該模塊內(nèi)，因此該模塊影響頻率準(zhǔn)確度的可能性大；A4單元是中頻單元，主要影響接收信號(hào)，不會(huì)影響頻率準(zhǔn)確度。綜上所述，對(duì)A1、A3單元進(jìn)行分析。對(duì)A1單元電源部分進(jìn)行測(cè)試，電源部分所提供的±28V、±15V、±6.5V以及+3.3V直流電源均在合格范圍內(nèi)。A1控制部分所提供的控制信號(hào)可能對(duì)頻率準(zhǔn)確度造成影響，且該部分控制信號(hào)測(cè)試較復(fù)雜，決定采用串件測(cè)試方式來(lái)排除該單元故障。茬M壬―3=-■菖7手:>11.fi'il1.L?~M'l，l如~JI茬M壬―3=-■菖7手:>11.fi'il1.L?~M'l，l如~JI~—IE葉叫1'用ii%L|~A2泥中膜Ai二建:卜或細(xì)jri—b，.1：他!FT期|srwaiauA3單元頻率合成器單元由一本振部分、鎖相環(huán)部分、二本振和發(fā)射載波部分組成。根據(jù)故障特征，一本振部分和鎖相環(huán)部分對(duì)頻率準(zhǔn)確度影響最大，重點(diǎn)對(duì)該部分電路進(jìn)行分析。如圖2所示，來(lái)自一本振部分的鑒相頻率通過(guò)連接器XP3送入N1的42腳，N1的36、37腳輸出經(jīng)由N2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11、C3、C4、C5、C6、C11組成的環(huán)路濾波器輸出一個(gè)直流電平，此直流電平作為調(diào)諧電壓去調(diào)諧G1。G1輸出本振信號(hào)經(jīng)功率分配器U1分兩路輸出：一路經(jīng)射頻開(kāi)關(guān)N4、連接器XP2送至一本振部分；一路經(jīng)R1、耦合電容C1作為合成器反饋信號(hào)送至N1的27腳使環(huán)路閉合。圖3所示為一本振部分標(biāo)準(zhǔn)頻率電路，G1為溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，工作電壓為+12V。該晶體振蕩器通過(guò)4腳輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率，經(jīng)過(guò)一本振部分其他鎖相環(huán)電路合成產(chǎn)生一本振信號(hào)和載波信號(hào)，分別送至接收單元和發(fā)射單元。通過(guò)上述分析，可能影響頻率準(zhǔn)確度的部分為鎖相環(huán)部分G1輸出的本振信號(hào)和一本振部分G1輸出的標(biāo)準(zhǔn)頻率、N15比較器整形后的頻率。鎖相環(huán)部分G1產(chǎn)生的本振信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行數(shù)字頻率合成后形成一本振信號(hào)，即鎖相環(huán)產(chǎn)生的本振信號(hào)不直接作為一本振信號(hào)使用，該晶體振蕩器漂移的可能性較小。更換N15比較器，故障未消失，因此將故障定位在一本振部分G1晶體振蕩器上。2.3溫度補(bǔ)償晶體振蕩器分析溫度補(bǔ)償晶缽振蕩器(TCXO)準(zhǔn)確度高，物理化學(xué)性能稽定，接入系數(shù)小.極間電容和外電路對(duì)其振蕩頻率影響小，Q值小一因此作為標(biāo)準(zhǔn)麴率源廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)。圖4為晶體振蕩器簡(jiǎn)單原理圖（溫度補(bǔ)償部分未畫(huà)出】振蕩器的匚作頻率由c,JG及晶休構(gòu)成的回路決定，設(shè)外部電容為「則晶體電抗X「滿足公式X—?即電抗與晶體電抗很相近曰由圖4可知：+*十.+—LL'】I-心L=根據(jù)并聯(lián)諧振頻率公式可以得出:

匚葉5以J其中,q、q由晶體本身特性決定,則G由G決定，通過(guò)調(diào)整?？烧{(diào)整晶體振蕩器的頻率.且G與§正相關(guān)，叩溫度補(bǔ)償晶體振蕩器可以進(jìn)行頻率調(diào)Q3故障排除與驗(yàn)證根據(jù)上述分析，溫度補(bǔ)償晶體振蕩器可以通過(guò)調(diào)整電容量來(lái)改變其輸出頻率，且成正相關(guān)。通過(guò)查找產(chǎn)品手冊(cè)中該超短波電臺(tái)一本振單元晶體振蕩器的型號(hào)，該晶體振蕩器內(nèi)部設(shè)計(jì)了可調(diào)電容，可以微調(diào)振蕩器的頻率。分解該振蕩器，對(duì)可調(diào)電容進(jìn)行正旋調(diào)整。經(jīng)過(guò)測(cè)試，頻率準(zhǔn)確度和調(diào)制度、誤碼率均有所改善，最終調(diào)整到合格范圍內(nèi)。通過(guò)正旋反旋調(diào)整電容器進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明上述結(jié)論正確。4結(jié)論通過(guò)對(duì)超短波抗干擾電臺(tái)一起頻率準(zhǔn)確度不合格故障的原理分析、元器件原理分析和故障排除，得出溫度補(bǔ)償晶體振蕩器可通過(guò)調(diào)整電容的方式進(jìn)行頻率調(diào)整。需注意的是溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的穩(wěn)定度較高，一般可達(dá)±0.5ppm甚至更低，在排除電臺(tái)故障中應(yīng)認(rèn)真分析電路原理，將故障準(zhǔn)確定位到晶體振蕩器后方可進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，晶體振蕩器可調(diào)范圍有限，在遇到頻率偏移較大的情況時(shí)可考慮更換晶體振蕩器。在該起故障排除過(guò)程中電臺(tái)多項(xiàng)性能指標(biāo)不合格，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)性能之間的關(guān)系進(jìn)行分析，找出哪些不合格指標(biāo)是主導(dǎo)性故障、哪些是衍生性故障