某型短波电台声码话状态下功放报故问题的分析与解决

李栋 于悦 吕辉

1.问题描述

某型短波电台在验收过程中出现报故现象。经过现场确认，系统维护自检时，短波电台在声码话状态下报功放故障，短波电台模拟话等其余状态下功能正常。

2.问题定位

2.1 原理分析

2.1.1 发射状态工作

在定频模拟话通信时，来自机通的音频信号通过接口单元音频通道送至综合业务单元中平衡变压器转为单路音频信号，经过数字信号处理为2MHz～29.9999MHz射频信号送至功放单元进行功率放大（放大为100W功率信号），然后进入滤波单元进行谐波滤除，滤波后的射频功率信号送至天调网络单元与天线调谐匹配后发射出去。

2.1.2 接收状态工作

由天线接收到的2MHz～29.9999MHz射频信号经过带通滤波后进入综合业务单元，经过数字信号处理后的得到音频信号送至飞机语音接口处理模块。

2.2 自检流程

短波电台配套在CNI分系统中，CNI分系统在维护过程中，先向短波电台发送模块自检指令，短波电台进行模块自检并将结果上报CNI分系统；CNI分系统接着下发功能自检指令，短波电台进行功能自检并将结果上报CNI分系统。短波电台功能自检完成后恢复到自检前状态并响应CNI分系统的周期保活查询。

短波电台在功能BIT进行全面自检，包括射频、功放、滤波单元、天调调谐、驻波比、电源、接收通道、保密机等，除保密机以外，其余检测项目有故障时，短波电台报功能故障。检测流程见图1。短波电台在维护完成后将故障信息保存，通过系统保活查询应答周期上报短波功能故障和模块故障代码。

短波功能自检，发通道检测中激励信号1kHz由综合业务单元内功能业务软件产生，通过数字信号处理为7.656MHz射频信号（7dBm），并对末端射频信号进行检测；7.656MHz射频信号到功放单元进行放大到100W功放信号，并对末端功放信号进行检测；功放信号到滤波单元进行滤波处理，并对末端信号进行检测。收通道检测中激励信号由3.58MHz晶体产生，通过开关电路切换到综合业务单元进行收信号处理得到1kHz音频信号（5V），并对末端1kHz音频信号进行检测。

2.3 短波电台报故故障树分析

根据自检流程及短波电台功能原理建立图3故障树。CNI系统进行维护自检，短波电台工作在定频声码话状态时，短波电台功能自检报短波功能故障，模块自检上报的故障为“功放故障”。就功放故障进行排查分析。

2.3.1 查滤波单元自检报故

短波电台在声码话状态下维护，通过短波电台串口状态监控打印，检测点滤波单元检测，功率采样数值正常，滤波单元未报故，滤波单元工作正常。

2.3.2 查接口处理故障

短波电台响应系统模块自检和功能自检指令并上报自检结果，正常响应系统保活查询，在后续短波电台验收中功能正常，所以短波电台接口处理正常。

2.3.3 查天调控制、天调网络自检报故

短波电台能正常响应外界PTT指令并回传调谐成功指令给CNI系统，天调控制、天调网络单元工作正常。

2.3.4查综合业务单元自检报故

短波电台在声码话状态下，通过短波电台串口状态监控打印，当短波电台在报功放故障同时报射频故障，说明综合业务单元激励输出异常。

2.3.5 查功放单元自检报故

短波电台在声码话状态下自检，通过短波电台串口状态监控打印，短波功放报故，功放单元工作异常。

2.3.5.1 查功放放大电路工作异常

根据后续短波功能验收，短波功能正常，说明短波功放放大电路未故障。同时通过短波电台串口状态监控打印，当短波电台在报功放故障时，发通道自检中功放单元自检后一个检测点滤波单元检测，功率采样数值正常，滤波单元未报故，所以功放放大电路工作正常。

2.3.5.2 查驻波比保护

根据驻波比保护设计原理，当短波功率驻波比过大（反向功率大于30W）时，主控软件通过ALC电路将激励断开，会导致功放無功率输出，且在当前阶段不恢复，只有下阶段短波电台由发射转到接收状态后，ALC控制电路才恢复正常。所以根据滤波单元功率采样数值正常，未报故，同时对ALC电压进行测试，在发过程中，ALC电压没有达到3.2V情况（ALC电压3.2V，无激励输出）的情况判定短波电台并未进入驻波比保护。

2.3.5.3 查自检电路虚警

由于短波电台在模拟话下维护未报功放故障，同时测量功放自检输出电平，当功放有功率时自检输出电平为高，功放无功率时自检输出电平为低，可以判定功放自检电路工作正常。

2.3.5.4 查综合业务单元激励输出异常

根据短波电台自检流程和工作原理，短波电台工作在声码话状态下，功放的激励输入来自于综合业务单元的激励输出，当功放没有激励输入或激励输入持续时间过短都会导致功放自检采样持续时间不能满足检测需求，通过短波电台串口状态监控打印，短波电台在报功放故障同时报射频故障，说明综合业务单元激励输出异常。短波电台模拟话下自检正常，综合业务单元射频自检正常。

2.4 故障定位

经过原理、故障树分析和故障排查，短波电台报功放故障是由于短波工作在定频声码话状态下，在进行功能自检流程中检测功放时激励输入异常，即定位到综合业务单元的激励输出异常。

3.故障机理分析

短波电台在定频声码话下自检报短波功放故障，在定频模拟话下自检短波功放自检正常。用示波器测量两种状态下短波电台R/T（收发状态转换控制电平，高电平收，低电平发）和射频自检输出电平的比较（高正常，低故障，图略）。通道1监测R/ T，通道2监测射频自检输出电平。通过测量，在整个发自检过程，模拟话和声码话R/T都持续了1.6s，射频自检输出电平持续时间模拟话为2.2s，声码话为1s。根据短波电台原理设计，短波电台工作在声码状态下自检，主控软件先将短波电台置到定频模拟话，自检结束后恢复到自检前状态。而功能业务软件中定频模拟话和定频声码话存放在flash的不同分区，当短波电台在两种状态切换时，DSP需要复位重新加载程序，软件重新加载到状态稳定需要1s时间，导致短波电台在声码话和模拟话模式切换时激励输出滞后1s。

用示波器测量两种状态下短波电台射频自检输出电平（高正常，低故障）和功放自检输出电平的比较（高正常，低故障），通道1监测射频自检输出电平，通道2检测功放自检输出电平。通过测量，在整个发自检过程，功放自检输出电平持续时间模拟话为1.6s，声码话为0.5s。

通道1监测射频自检输出电平，通道2检测滤波自检输出电平。通过测量，在整个发自检过程，滤波自检输出电平持续时间模拟话为1.6s，声码话为0.5s。

根据短波电台发自检控制流程和判定，首先短波电台射频自检时间持续100ms，每隔10ms检测一次，共检测10次，若检测结果为高电平的次数小于3次，则认为射频故障；功放自检持续时间1s，每隔0.1s检测一次，共检测10次，若检测结果为高电平的次数小于3次，则认为功放单元故障；滤波单元自检时间持续200ms，共检测200次，滤波单元采样的门限值为0x100，超过门限值的次数大于195次，则认为滤波单元正常。发自检总采样时间包括射频采样、功放采样和滤波采样共计1.3s。

根据上述分析，在声码话状态下功放自检输出电平持续时间0.5s不能满足功放检测需求，由于短波电台在声码话和模拟话状态之间切换时激励输出滞后，导致综合业务单元的射频输入持续时间短不能满足检测需求，出现报故。

4.纠正措施

为解决短波电台功放报故问题，使自检稳定可靠，将主控软件自检流程进行优化，主控软件增加一行函數，OSTimeDly（OS_1s），该函数由操作系统提供，增加收通道模块自检和功能自检间隔时间（设置为1s），改进后声码话模式下自检。通道1监测功放自检输出电平和滤波自检输出电平，通道2监测射频自检输出电平，射频自检输出电平持续时间1.8s，功放自检输出电平和滤波自检输出电平持续时间1.6s，均可以满足发自检采样时间1.3s的要求。短波电台自检功能正常。

5.验证情况

改进后的软件进行10个循环的系统维护自检测试，每个循环进行5次模拟话状态和5次声码话状态下自检，每个循环结束后进行模拟话和声码话通话测试，共计进行了100次的维护自检。短波电台自检后通话正常，短波电台未报其他故障。短波电台在定频、自适应、跳频、自动控制通信模式自检正常，短波电台各功能正常。

（作者为陆航驻兰州地区军事代表）