一起超短波话音通信故障分析

刘彦龙 宁国虎 党晓伟

摘要：对一起超短波话音故障进行介绍，从理论上对故障发生的机理进行了分析，结合该型飞机通信导航系统设计特点及理论分析结果，进行了最终的故障定位与排除，为今后该型机通信导航系统超短波话音功能的使用及超短波故障的排故思路提供一定的参考。

关键词：超短波；话音；通信

Keywords：ultrashort wave；voice；communication

0 引言

机载综合通信导航系统的超短波话音通信设备是飞机上特别重要的无线电电子设备之一，主要用于空空和空地通信，是飞行中使用最多的一种通信方式。随着航空电子设备向综合化、集成化发展，机载电子设备不断更新换代。当前，飞机各系统的设计不断进行优化改进，其功能和可靠性大大增加。在维修保障过程中，相当一部分故障可以通过飞机自检，定位到某个故障件或某个故障模块，但因系统逻辑和系统功能软件不完善而导致的故障是飞机自检系统无法检测到的。机务维修保障不仅仅是简单检查系统功能，更重要的是对系统模块记录的数据进行分析，对故障进行诊断和定位。

在一次飞行中，飞机在着陆阶段发生机上超短波话音通信问题，表现为：机上无法收到塔台的指令，同时塔台收到的飞机话音全为噪声。飞机滑回停机坪后，关闭电子设备，发动机停车，此时塔台通信恢复正常。飞行后地面进行多次通电检查，在正常启动通信导航系统后，通信导航系统自检测无故障信息，使用地勤耳机通过超短波话音系统分别与塔台和他机进行校波，通话中接收与发射过程话音均正常。

1 超短波话音功能工作原理

飞机的超短波通信功能模块由超短波天线、超短波天线接口单元、计算机等组成。当系统需要运行超短波通信功能时，与此功能项有关的所有硬件模块资源可在射频开关矩阵以及系统网络的支持下进行组合，形成从天线、射频信道、数字信号处理到数据处理的完整硬件通道链路资源，完成该项功能。同时，通过加载运行相关的功能软件，构成一个功能线程，完成该项功能的接收/发射和信号/信息处理。

接收过程：正常话音通信实现2路话音接收功能。来自超短波天线的接收信号通过超短波天线接口单元放大、功分后，送至计算机。在计算机内，超短波话音模块进行变频、放大、滤波等处理，形成标准中频信号，进行解调处理、基带处理及解密处理，再经过音响模块处理，生成主收1和主收2的模拟音频送至耳机。

发射过程：来自话筒的话音信号送至计算机中。在计算机中，音频模块进行编码，处理后的数据经信号处理模块加密后产生所需要的数字调制信号，超短波话音模块完成数/模转换、变频、激励，再通过超短波天线接口单元的超短波功放模块进行功率放大，送至天线发射。

超短波通信正常模式功能原理框图如图1所示。

2 故障分析定位

查看该机进场着陆时（时间16∶57∶00- 17∶08∶57）通信导航系统的记录数据，控制模块、超短波救生通路、超短波话音话路1和音响的数据交互见表1。

根据故障现象及通信导航系统记录数据分析，对故障现象分析如下。

1）收不到塔台话音：在序号7向超短波话音话路1发送禁止话音接收命令后，一直没有发送允许话音接收命令，序号9超短波话音收发天线选择左天线超短波话音话路1后，由于超短波话音话路1禁止接收话音数据，导致超短波话音左天线收不到数据；在序号6向超短波救生通路发送发话按钮有效信号后，一直没有发送发话按钮无效信号，超短波救生通路一直处于发话状态，导致超短波话音右天线救生通路收不到数据。所以，飞机进场着陆阶段收不到塔台指令。

2）塔台通信受影响：在序号6向超短波救生通路发送发话按钮有效信号后，一直没有发送发话按钮无效信号，救生通路一直处于发话状态；序号9通知音响模块，超短波话音收发天线选择左天线后，音响模块的超短波话音数据向左天线超短波话音话路1发送，不向右天线超短波救生通路发送，导致超短波话音右天线救生通路发不出数据；序号9 通知音响模块超短波话音收发天线选择左天线后，在此按压超短波主台发话按钮进行发话时，超短波话音话路1处于发话状态，超短波救生通路也一直处于发话状态，出现双发，载波叠加，导致塔台通话受到影响。

本次故障是在执行发话按钮信号控制過程中，进行了超短波话音天线选择，引起发话按钮无效信号和超短波话音允许接收命令发送到选择后的左天线，没有发送到之前的右天线而形成闭环，导致右天线救生通路只收到了发话按钮有效信号，没有收到发话按钮无效信号；左天线超短波话音话路1只收到了禁止话音接收命令，没有收到允许话音接收命令，引发超短波话音通信故障。

通过以上分析，该故障定位为超短波话音双天线选择错误。

3 故障机理分析

3.1 发话按钮信号处理流程

控制模块收到发话按钮中断后，获取发话按钮信号值。控制模块根据发话按钮开关按压方向、当前发话按钮开关配置，识别出相应的发话按钮类型。如果是超短波话音主台发话按钮信号，根据选择的超短波发射天线决定向超短波话音话路1/超短波救生通路发送发话按钮有效/无效状态。图2所示为超短波主台发话按钮处理过程。

1）控制模块采集到发话按钮离散信号，以中断方式通知控制模块软件。

2）控制模块根据发话按钮开关按压方向、当前发话按钮开关配置，识别是否为超短波主台发话按钮。

3）如果应急电台未接通，则继续以下步骤；否则，不处理此发话按钮信号。

4）根据当前超短波话音功能发射天线选择左天线，将发话按钮信号发送给超短波话音话路1；如果发话按钮信号为有效，则向超短波救生通路发送禁止话音接收命令；如果发话按钮信号为无效，则向超短波救生通路发送允许话音接收命令。

5）根据当前超短波话音功能发射天线选择右天线，将发话按钮信号发送给超短波救生通路：如果发话按钮信号为有效，则向超短波话音话路1发送禁止话音接收命令；如果发话按钮信号为无效，则向超短波话音话路1发送允许话音接收命令。

6）发话按钮信号发送给音响模块。

3.2 超短波话音天线选择处理流程

超短波话音天线的选择只根据超短波话音话路1和超短波救生通道的超短波话音接收质量进行决策选择，处理流程如图3所示。

3.3 故障机理分析

通过查看飞机通信导航系统记录数据，在控制模块向右天线超短波救生通路发送发话按钮有效信号和向左天线超短波话音话路1发送禁止话音接收命令后，收到了超短波话音话路1的话音质量等级，依据规则选择了超短波话音左天线，导致之后的发话按钮无效信号发送到左天线超短波话音话路1、允许话音接收命令发送到右天线超短波救生通路，从而导致机上超短波功能右天线处于长发状态，本机无法接收超短波话音信号。同时，辐射载波影响附近同频点无线电通信。发生故障时的流程图如图4所示。

4 故障解决措施

该故障为软件缺陷引起的超短波功能长发状态故障。故障的发生将影响附近同频点（指挥台和他机）超短波电台通信。解决措施分步骤实施，分为临时解决措施和后续优化升级软件更改措施。

4.1 临时解决措施

1）该故障仅在超短波双天线接收时偶发，外场将超短波话音参数工作模式加载为TR+G（双收+救生）单天线工作模式可以避免该故障的发生。对飞机全部通过数据加载卡进行预置数据更改，地面通电检查，在正常启动通信导航系统后，使用地勤耳机通过超短波话音分别与指挥台和他机进行校波，通话时接收与发射过程中话音均良好。

2）在单天线工作模式下，同型号飞机飞行中地空通信距离、空空話音通信距离均满足飞行要求。

4.2 后续更改措施

1）当超短波主台发话按钮按下有效时，此次收发话过程不进行话音通路切换操作。下次收发话过程控制模块根据收到的超短波救生通路和超短波话音话路1的超短波话音质量等级进行话音通路切换。

2）为了保证话音通路的发话按钮有效/无效信号闭锁，当超短波主台发话按钮施放无效时，同时向超短波救生通路和超短波话音话路1发送“发话按钮无效”。

3）为了保证话音通路的超短波话音禁止/允许接收命令闭环，当超短波主台发话按钮施放无效时，同时向超短波救生通路和超短波话音话路1发送“允许接收超短波话音接收”命令。

厂家采纳更改意见，完成了同型号飞机的软件升级工作，飞机后续飞行通话良好，指标满足设计要求。修改后的流程图如图5所示。

5 总结

在复杂的工作环境下，处于科研中的机载电子设备不可避免地会发生故障。因此，加强和丰富保障人员自身排故能力尤为重要。飞机自检测系统模式应用得越来越成熟，给机务维护工作提供了强有力的支持。同时，也对机务维护工作有了进一步的要求，不仅要加强理论学习，掌握系统内部交联关系及逻辑关系，也要掌握各个系统内部组件中每个模块的功能。出现故障时，尽可能地下载系统记录的故障信息，进行简单的数据分析，进而不断总结、推理，注重经验积累，提高维修质量，才能更好地保障科研任务的完成。