岳鐵林

摘 要：針對(duì)一次飛行試驗(yàn)中地面站接收遙測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)大量丟幀的故障情況，對(duì)可能的故障原因進(jìn)行列舉形成故障樹，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行排查，將故障準(zhǔn)確定位于因高頻組合內(nèi)部放大器自激產(chǎn)生頻帶內(nèi)干擾。根據(jù)高頻組合的組成與工作原理對(duì)故障產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了分析，并通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)復(fù)現(xiàn)了故障現(xiàn)象，最后為避免故障的再次發(fā)生提出了解決辦法及相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：5遙測(cè) 丟幀 故障分析

中圖分類號(hào)：TP20 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）03（c）-0071-04

飛行器遙測(cè)是指通過其搭載的遙測(cè)設(shè)備對(duì)飛行器內(nèi)部工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果通過下行無線電鏈路傳送至地面接收站，經(jīng)處理后，按要求送至用戶的一種遠(yuǎn)距離測(cè)量手段[1]，為技術(shù)人員掌握飛行器工作狀態(tài)及工作環(huán)境情況，分析和排除故障提供重要依據(jù)。

海上飛行試驗(yàn)的環(huán)境條件比較惡劣，針對(duì)一次飛行器飛行試驗(yàn)中，遙測(cè)傳輸電纜插頭松動(dòng)造成放大器自激，從而引起遙測(cè)數(shù)據(jù)大量丟幀的故障情況加以闡述，為相關(guān)問題的解決提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1 數(shù)據(jù)丟幀現(xiàn)象

在一次飛行試驗(yàn)中，采用艦載遙測(cè)站1（以下簡(jiǎn)稱A站）和艦載遙測(cè)站2（以下簡(jiǎn)稱B站）記錄遙測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)備連接情況見圖1。

兩套遙測(cè)站中，B站全程錄取遙測(cè)信號(hào)，遙測(cè)數(shù)據(jù)無丟幀；A站在飛行器發(fā)射后不久開始出現(xiàn)丟幀，隨后丟幀現(xiàn)象嚴(yán)重，且B站遙測(cè)信號(hào)消失后，A站仍顯示接收信號(hào)強(qiáng)度較強(qiáng)。圖2為兩套地面站接收的某遙測(cè)參數(shù)曲線對(duì)比圖，表1為A、B兩站接收信號(hào)強(qiáng)度對(duì)比情況。

2 故障分析與定位

以遙測(cè)數(shù)據(jù)丟幀為頂事件，建立故障樹如下（見圖3）。

進(jìn)行飛行試驗(yàn)時(shí)，兩套遙測(cè)站同時(shí)接收數(shù)據(jù)，其中B站接收遙測(cè)數(shù)據(jù)正常，可排除彈上遙測(cè)設(shè)備出現(xiàn)故障的情況；另外，兩套遙測(cè)站共用同一接收天線，基于同樣原因，也可以排除接收天線故障的情況。排查的重點(diǎn)逐步定位于因A站接收靈敏度下降而導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)?shù)據(jù)丟幀。其中，因?yàn)閮商走b測(cè)站共用同一接收天線，且高頻組合、連接電纜和遙測(cè)站放置位置相近，所處環(huán)境條件類似，因此可以排除電磁環(huán)境干擾因素。飛行試驗(yàn)后，在其他條件不變的情況下，對(duì)A站進(jìn)行加電自檢，A站又恢復(fù)正常，而因硬件電路故障引起的增益下降，重新加電后應(yīng)是可復(fù)現(xiàn)的，所以可基本排除此原因。

經(jīng)過分析認(rèn)為，由于同軸連接電纜連接處不緊固，反射信號(hào)引起高頻組合內(nèi)部放大器自激，產(chǎn)生較強(qiáng)頻帶內(nèi)干擾，從而造成A站遙測(cè)數(shù)據(jù)丟幀故障現(xiàn)象。

3 機(jī)理分析與故障復(fù)現(xiàn)

3.1 機(jī)理分析

自激振蕩是指高頻或微波放大器在僅有直流偏置而無輸入信號(hào)情況下，也有信號(hào)輸出的一種異常功能現(xiàn)象。造成自激振蕩的原因有很多，如電源的不穩(wěn)定、接地不良、電路失配、反饋回路不合理等。對(duì)電纜接頭進(jìn)行檢查，去除金屬尾罩外部熱縮套管后，發(fā)現(xiàn)連接電纜金屬尾罩部出現(xiàn)松動(dòng)。連接電纜屏蔽層作為遙測(cè)站給高頻組合供電回路的回線，在出現(xiàn)松動(dòng)情況下，無法可靠接地，當(dāng)接頭金屬尾罩與電纜屏蔽層接觸不良時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)瞬間斷續(xù)供電，同時(shí)電纜阻抗發(fā)生變化，高頻組合輸出端電壓駐波比有很大起伏，引起高頻組合內(nèi)放大器自激。

遙測(cè)高頻組合組成如圖4所示，主要完成遙測(cè)信號(hào)由射頻到中頻的放大、濾波和降頻處理。

由圖4可以看出，高頻組合中與連接電纜相連的是預(yù)中放電路，預(yù)中放采用寬帶低噪聲動(dòng)態(tài)放大器，其內(nèi)部為硅三極管共基極放大電路，如圖5所示。

在應(yīng)用系統(tǒng)中，放大器輸入端級(jí)聯(lián)低通濾波器（混頻器部分），輸出端通過傳輸電纜級(jí)聯(lián)帶通濾波器（地面站部分），電纜增益損耗大約3dB，其前后所接電路可看作輸入輸出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于傳輸電纜為匹配良好的特性阻抗50Ω?jìng)鬏斁€，在連接緊固的情況下，輸出端反射能量較小，不足以對(duì)遙測(cè)信號(hào)產(chǎn)生強(qiáng)烈干擾。故障狀態(tài)時(shí)，放大器輸出端傳輸電纜接頭松動(dòng)，特性阻抗發(fā)生變化，不再構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)50Ω?jìng)鬏斁€路，放大器和輸入輸出網(wǎng)絡(luò)阻抗失配，在放大器與電纜連接處會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的反射現(xiàn)象。根據(jù)文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[3]，在這種情況下，放大器穩(wěn)定性會(huì)明顯惡化，造成放大器的傳輸函數(shù)和反饋傳輸函數(shù)的乘積大于1，形成正反饋，從而導(dǎo)致放大器產(chǎn)生自激。同時(shí)，連接電纜金屬尾罩與傳輸電纜屏蔽層相連，為高頻組合電路提供共地回路，當(dāng)其接觸不良時(shí)，會(huì)造成“浮空”，引入噪聲干擾，從而引起此次故障現(xiàn)象。

3.2 故障復(fù)現(xiàn)

為復(fù)現(xiàn)故障現(xiàn)象，將高頻組合與A站按照飛行試驗(yàn)狀態(tài)連接，并反復(fù)加電，通過地面站校驗(yàn)臺(tái)檢驗(yàn)，A站工作正常。在A站不進(jìn)行斷電條件下，采用人工方法模擬同軸電纜在艦船振動(dòng)和風(fēng)力作用下抖動(dòng)情況，此時(shí)地面站實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)出現(xiàn)大量丟幀，接收信號(hào)強(qiáng)度出現(xiàn)變化，見表2。同時(shí)，通過采用頻譜儀對(duì)高頻組合輸出的中頻信號(hào)進(jìn)行觀察，頻譜雜散情況隨機(jī)出現(xiàn)，見圖6，復(fù)現(xiàn)了飛行試驗(yàn)時(shí)，A站遙測(cè)數(shù)據(jù)大量丟幀，而有較強(qiáng)接收功率顯示的故障現(xiàn)象，充分驗(yàn)證了分析的正確性。

4 處理措施及驗(yàn)證

由機(jī)理分析及復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)可知，要使預(yù)中放電路HE386A不出現(xiàn)自激震蕩現(xiàn)象，就必須要保持連接電纜連接的緊固性與可靠性。由于海上試驗(yàn)條件惡劣，艦船搖擺、震動(dòng)及海風(fēng)等因素都可能使設(shè)備連接的可靠性降低，特別是在發(fā)射架調(diào)轉(zhuǎn)及飛行器發(fā)射時(shí)，距發(fā)射架較近的設(shè)備所受到的震動(dòng)與沖擊較大，這就對(duì)設(shè)備工作的穩(wěn)定性和適應(yīng)性提出了更高的要求。在工作環(huán)境無法改變的情況下，只有通過提高線纜連接的強(qiáng)度和增加相應(yīng)的保護(hù)措施來防止類似情況再次發(fā)生。

根據(jù)上述情況，采取以下措施：

（1）更換連接電纜，對(duì)高頻組合與遙測(cè)站之間的連接電纜進(jìn)行更換，防止因多次插拔造成接頭磨損后降低連接的可靠性。

（2）采取電纜固定措施，電纜連接后，對(duì)其采取固定措施，如在連接處加裝保護(hù)套管，確保電纜連接處不因震動(dòng)、沖擊、海風(fēng)等因素受力發(fā)生松動(dòng)，影響連接性能。

（3）連接電纜的連接和拆卸必須使用專用定力扭矩扳手，使電纜連接可靠。

采取上述措施后，為驗(yàn)證實(shí)際效果，在與故障復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)相同狀態(tài)下，反復(fù)抖動(dòng)電纜，自激現(xiàn)象不再出現(xiàn)；將替換下的故障電纜對(duì)其金屬尾罩進(jìn)行緊固后，連接高頻組合和地面站，并將接頭緊固連接，即使反復(fù)抖動(dòng)電纜，自激現(xiàn)象也不再出現(xiàn)，說明采取的處理措施有效。同時(shí)，為保證萬無一失，對(duì)高頻組合加裝減震膠墊。采取上述措施并經(jīng)測(cè)試后，兩臺(tái)遙測(cè)站工作正常。

5 結(jié)語

遙測(cè)作為一種重要的獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)的手段，其信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析。針對(duì)此次出現(xiàn)的故障，可以通過以上介紹的方法加以解決，但惡劣的工作環(huán)境給設(shè)備帶來的影響是一個(gè)需要注意的問題，這就對(duì)設(shè)備工作的穩(wěn)定性和適應(yīng)性提出了更高的要求。在任務(wù)計(jì)劃初期，應(yīng)對(duì)艦面工作環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)考察，并有針對(duì)性地進(jìn)行相關(guān)設(shè)備適應(yīng)性改造；同時(shí)，也要求技術(shù)人員在任務(wù)期間更加耐心細(xì)致地工作，以確保試驗(yàn)任務(wù)的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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[3] 華成英，童詩白.模擬電子基礎(chǔ)[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.

[4] 曲寶忠，孫曉峰.海軍戰(zhàn)術(shù)飛行器試驗(yàn)與鑒定[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005.