某图像接收机灵敏度不合格故障分析

■ 邬冬杰 王玺锋/国营长虹机械厂

0 概述

某型图像接收机主要用于解调图像信号、输出“Связь”通信信号及天线跟踪信号，采用超外差式二级混频放大设计，利用本机振荡和外来高频信号混频形成固定的中频信号，再对中频信号进行放大，经检波而取得视频信号、通信信号和跟踪信号。

图像接收机灵敏度是指接收机输出“Связь”通信信号时，输入的最小信号功率值。当图像接收机未输出“Связь”通信信号时，说明装备与吊舱未建立通信，二者处于“失联”状态；当图像接收机输出“Связь”通信信号时，说明装备与吊舱建立联系，此时飞行员可以接通驾驶室操作面板控制按钮，通过吊舱发射控制指令，实现对装备的制导。因此，“Связь”通信信号是装备和吊舱能否建立联系的关键信号，反映该信号状态的灵敏度指标，是图像接收机的一项重要性能。

图1 图像接收机故障显示

1 故障现象

该图像接收机修前性能测试时，在ЛТ1、ЛТ2两个图像频段下出现图像质量合格但灵敏度不合格（无通信信号）故障，故障现象如图1所示。

2 原因分析

图2 图像接收机工作原理框图

该型图像接收机工作原理框图见图2，吊舱天线接收到装备发射的微波全电视信号后，经波导网络进入图像接收机。图像接收机收到微波信号，经输入滤波器进行滤波后，送入低噪声放大电路进行20dB信号的放大处理；放大后的信号和第一本振信号在第一级平衡混频器进行混频，产生中频信号；中频信号经第一中频滤波后，与进入第二混频模块的第二级本振信号进行混频，产生射频信号；射频信号再通过视频处理模块进行处理后，产生视频信号、通信信号和跟踪信号。

依据工作机理分析可知，图像接收机灵敏度不合格和各组件模块都有关联，按故障树分析方法，以“灵敏度不合格”为顶事件建立故障树（见图3），对各个故障分支逐一进行排查分析。

2.1 二次电源故障

二次电源主要由电阻、电容、变压器、二极管、三极管等分立电子元件构成，二次电源工作模式为AС转DС，用于将115V/400Hz交流电转换为±12.6V、－9V和1V直流电压，其中±12.6V用于低噪放功能电路、第一混频模块、第二混频模块及视频处理模块供电，－9V和1V用于第一本振模块供电。检测二次电源的输出，未发现故障，具体参数见表1，由此排除二次电源模块故障。

图3 故障树

表1 二次电源模块检测情况

2.2 低噪放功能电路故障

低噪放功能电路是图像接收机第一级信号放大器，如图4所示，采用波导腔体耿式反射放大器结构，具有20dB高增益、低噪声的特点。由于其工作在复杂的电磁环境下，容易受到空间电磁信号的干扰和冲击而损坏。低噪放功能电路故障也会导致灵敏度不合格，因此不能排除低噪放功能电路故障的可能。由于低噪放功能电路没有预留输出检测口，需将其分解下来单独进行检测。合格的低噪放功能电路的增益不小于20dB，驻波比不大于2.1，因此使用矢量网络分析仪来检测低噪放功能电路的增益及驻波比，具体检测结果见图5，检测结果合格，可排除低噪放电路故障。

图4 低噪放功能电路

2.3 本振模块故障

图像接收机共有两级本振模块，接收的高频信号与本振输出的信号进行二次混频后形成射频信号，其中第一本振模块为空腔耿式振荡器结构，输出X波段的高频信号。第一本振模块具有两个本振源，两个本振频差为50MHz，第二本振模块输出700MHz的信号。使用频谱分析仪分别检测两级本振模块的输出信号，本振信号输出均合格，未发现故障，由此可排除本振模块故障。

2.4 混频模块故障

图像接收机共有两级混频模块，接收的高频信号与本振输出的信号进行二次混频后形成射频信号，第一级混频模块采用正交混频，第二级混频模块采用三极管混频电路，混频输出信号计算公式为

其中，vo为输出信号，vLO为本振信号，vRF为射频信号。通过带通滤波器后，过滤掉ωRF+ωLO的频率分量，第一混频输出信号频率为765±10MHz，第二级混频模块正常输出信号频率为65±10MHz，使用频谱分析仪分别检测两级混频模块的输出信号，未发现故障，检测频谱图见图6、图7，由此可排除混频模块故障。

图5 低噪放功能电路检测结果

图6 第一混频输出频谱图

图7 第二混频输出频谱图

图8 视频处理模块功能框图

2.5 视频处理模块故障

视频处理模块由4个小模块组成，其中2个模块完成射频的放大，1个模块完成对视频的提取和同步信号的提取，1个模块完成对视频信号末级放大、跟踪信号处理及输入功率的判别，功能框图见图8。

1） 射频放大电路1故障

射频放大电路1采用多级晶体管共基极放大，该电路故障会导致射频放大信号1故障，影响后级电路正常工作，同时视频输出、通信信号及跟踪信号也会出现故障，这与图像质量合格而灵敏度不合格（无通信信号）的故障现象不符，可以排除该电路故障的可能。

2） 射频放大电路2故障

射频放大电路2采用多级晶体管共基极放大，该电路有两级信号输出，电路框图如图9所示，射频放大信号2是前级信号输出，射频放大信号3是后级信号输出，射频放大信号2影响通信信号的状态（即灵敏度性能），射频放大信号3影响视频输出状态(即图像质量性能)。故障现象为图像质量合格、灵敏度不合格（无通信信号），说明射频放大信号3正常，该信号的前级射频放大信号2也应合格，因此可以排除该电路故障的可能。

3） 视频提取电路故障

视频提取电路只与产品图像质量有关联，不影响灵敏度性能，与故障现象不符，可以排除该电路故障的可能。

4） 末级处理电路故障

末级处理电路包括视频放大电路、功率检查电路和跟踪信号处理电路（图8所示）。依据故障现象从产品机理上进行故障剖析，射频信号经过两级射频放大电路逐级放大，输出最终射频放大信号3进行视频提取，因接收机图像质量合格，说明射频信号放大链路无故障，射频放大信号1、2、3都应合格，视频放大电路工作正常。跟踪信号处理电路不涉及灵敏度指标，不再展开排查。

功率检测电路如图10所示，射频放大信号2经过二极管D3、电容С15、С16整流滤波生成一负值的直流电压，该电压通过电位器R19分压后输入到三极管V5的基极。当图像接收机接收到的微波信号功率值达到设置的门限时，三极管V5饱和导通，使V5集电极电压为0V，三极管V6截止，使得电源地经过三极管V7发射极、R21、R18到-12.6V电源形成饱和驱动电流，使得V7饱和导通，V7集电极电压为0V，电阻R23、R24作为三极管V8的基极偏置电路，在V8基极与发射极间形成较大的电流，使得V8饱和导通，V8集电极电压变为-12.6V，与V8集电极相连的继电器线圈由电源地至-12.6V形成驱动电流，使得继电器K1工作，触点闭合，+27V电压通过闭合的触点输出+27V“Связь”通信信号。若该电路故障，则会出现无通信信号故障，因此，故障原因初步确定为功率检测电路故障，导致无“Связь”通信信号输出，致使灵敏度不合格。

图9 射频放大电路2的电路框图

图10 功率检测电路

表2 排故建议

3 故障排除

锁定故障方向后，进一步排查最小故障单元：通过逆向排查，从通信信号输出端向信号控制端进行测量，测量发现“Связь”通信信号输出电压值为0V，通过测量继电器触点，继电器未工作，触点未闭合，检测继电器线圈两端电压值都为0V，继电器线圈没有电流驱动使得继电器不工作；往前排查，发现三极管V8三个管脚电压分别为基极电压-11.9V，发射极电压-12.6V，集电极电压0V。从基极与发射极的电压上分析，该三极管应处于饱和导通状态，正常状态下集电极电压应为-12.6V，实际检测出的电压值异常，可确定为V8三极管截止不工作导致故障。将其更换为合格三极管后，图像接收机性能合格，故障排除。

4 排故建议

通过以上排故过程，基本掌握了该型图像接收机的工作机理。为提高排故效率，对该产品故障模式进行归纳梳理，该型产品排故应基于两个波段下图像质量、灵敏度、20dB增益控制这三项指标测试结果展开。根据故障现象，确定排故方向和重点，给出排故建议（见表2）。