某型飛機(jī)顯示串?dāng)_問題淺析

馮小娟，余 杰

FENG Xiao-juan1, YU Jie2

（1.沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）公司特設(shè)處，沈陽 110032；2.中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院，北京 100048）

0 引言

綜合航空電子系統(tǒng)又稱航電系統(tǒng)，作為現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的重要組成部分將直接關(guān)系到戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)性能優(yōu)劣[1]。顯示控制管理系統(tǒng)是航電系統(tǒng)的重要組成部分和飛機(jī)的人機(jī)交換的主要接口，負(fù)責(zé)管理整個(gè)系統(tǒng)和控制整個(gè)系統(tǒng)信息的交互，是航電系統(tǒng)綜合控制、顯示和管理中心，能夠按照航電系統(tǒng)規(guī)范的要求控制各分系統(tǒng)和設(shè)備的通斷；通過對操作按鍵和開關(guān)信號的采集，能夠按航電系統(tǒng)飛行員操作程序的要求實(shí)現(xiàn)對整個(gè)航空電子系統(tǒng)的控制和管理，完成飛行引導(dǎo)和作戰(zhàn)任務(wù)。其主要功能包括同步控制、信息傳輸、總線控制管理、操作控制管理等[2,3]。

某型某架飛機(jī)在接裝通電時(shí)，發(fā)現(xiàn)右下視顯示器（以下簡稱下顯）存在視頻信號串?dāng)_現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了飛行員對顯示信息的識別[4]。通過對其他同類飛機(jī)通電檢查，確認(rèn)此故障是批次性問題。并進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證，通過改進(jìn)徹底解決了某型飛機(jī)下顯顯示串?dāng)_的批次性質(zhì)量問題，保證了飛機(jī)的批產(chǎn)和轉(zhuǎn)廠工作的正常進(jìn)行。

1 故障復(fù)現(xiàn)

為解決問題，確保飛機(jī)順利完成飛行引導(dǎo)和作戰(zhàn)任務(wù)，首先對某型飛機(jī)進(jìn)一步通電檢測，發(fā)現(xiàn)下顯顯示串?dāng)_現(xiàn)象為：左顯畫面串至中顯，中顯畫面串至右顯，如圖1～圖3所示。

圖1 左中右三下顯顯示畫面

圖2 中顯顯示畫面（串有左顯畫面字符）

2 故障定位

根據(jù)故障現(xiàn)象，通過系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)下顯顯示的畫面來源于顯示控制管理處理機(jī)輸出的信號，這個(gè)信號由視頻前端（VF）產(chǎn)生。依據(jù)視頻前端（VF）的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，制定了排故方案：

1）采用替換方法

隔離故障至SRU級，便于進(jìn)一步分析原因、采取措施。將其他機(jī)型同類SRU級模塊，分別換至顯示控制管理處理機(jī)中。當(dāng)更換了DIM模塊后，串?dāng)_現(xiàn)象消除。表明，串?dāng)_是由DIM模塊引起的。

2）采用逐層簡化設(shè)計(jì)方法

針對DIM模塊，采用以下屏蔽、截取或嫁接等簡化設(shè)計(jì)功能的隔離方法，將故障源隔離至某功能電路或某段信號連接線路，縮小問題范圍。

圖4為DIM模塊的功能框圖。

圖3 受到中顯干擾的右顯顯示畫面

圖 4 DIM功能框圖

通過嫁接消除視頻放大及驅(qū)動功能，屏蔽外視頻疊加及字符亮度調(diào)節(jié)控制功能；截?cái)嗫偩€字符數(shù)字輸入信號，由EPLD自身產(chǎn)生字符信號。

方法實(shí)施后干擾依舊。結(jié)果表明：問題范圍縮小至數(shù)字接口處理功能（EPLD）的輸入輸出信號線路上。

通過調(diào)整故障功能電路進(jìn)行電路配置參數(shù)，對故障連接線段進(jìn)行屏蔽加轉(zhuǎn)接方法，盡可能減輕或消除干擾。

3）屏蔽轉(zhuǎn)接

DIM模塊上數(shù)字接口處理功能（EPLD）詳細(xì)輸入輸出線路信號如圖5所示，輸入為字符發(fā)生器送過來的三路下顯字符數(shù)字信號（SYM-R、G、B），輸出為三路下顯的灰度等級選擇碼（MFD-R-A、MFD-B-A、MFD-G-A、MFD-G-E）控制信號。

采用屏蔽轉(zhuǎn)接試驗(yàn)方法，逐步查找干擾線段：

編程EPLD，截?cái)噍斎攵诵盘?，自身產(chǎn)生灰度等級選擇碼，再逐位屏蔽，查找輸出信號干擾線段。

編程EPLD，恢復(fù)輸入信號，再逐位屏蔽，查找輸輸入信號干擾線段。

當(dāng)左顯MFD1通道輸入信號SYM-R10（圖5中①所示）和輸出信號MFD1-G-A1（圖5中②所示）屏蔽后，左顯干擾中顯顯示故障消除；當(dāng)中顯MFD2通道輸出信號MFD2-B-A1（圖5中③所示）屏蔽后，中顯干擾右顯顯示故障消除。試驗(yàn)結(jié)果表明：串?dāng)_是由這三段線路引起的。

4）故障最終定位

根據(jù)試驗(yàn)表明，顯示串?dāng)_的原因是由于顯示控制管理處理機(jī)中的顯示驅(qū)動模塊（DIM）設(shè)計(jì)器件布局和走線不合理，局部TTL電平數(shù)字信號走線過長，與模擬視頻信號長距離并行走線，產(chǎn)生耦合效應(yīng)所致，致使某些模擬信號受到了數(shù)字信號的干擾，引發(fā)串?dāng)_。

3 機(jī)理分析

DCMP采用模塊化的設(shè)計(jì)，其視頻前端（VF）由五個(gè)SRU模塊：SSGL、RSGL1/2/3、VSM+SYS、DIM形成的組成體，字符及圖形產(chǎn)生由SSGL模塊和RSGL模塊來完成：

SSGL是筆劃式字符發(fā)生器，產(chǎn)生HUD的筆劃字符，并輸出差分筆劃顯示信號驅(qū)動HUD顯示。同時(shí)將HUD字符與CTVS的視頻信號進(jìn)行疊加處理后送ARLE進(jìn)行視頻記錄。

RSGL模塊是點(diǎn)陣式字符圖形發(fā)生器，共三塊，分別完成MFD1、MFD2和MFD3的字符和圖形產(chǎn)生。

VSM+SYS模塊接收來自CTVS、DTDMS、PDR、OESS等外部視頻源的復(fù)合視頻信號，通過視頻矩陣開關(guān)選通到不同的顯示通道；編程邏輯產(chǎn)生復(fù)合同步信號及行、場同步信號送給字符發(fā)生器模塊用于作圖的同步；對三個(gè)MFD的彩色差分視頻信號進(jìn)行復(fù)合送ARLE進(jìn)行視頻數(shù)字壓縮和記錄。

DIM模塊采用高速視頻開關(guān)完成外視頻信號與字符圖形進(jìn)行視頻疊加處理與顯示驅(qū)動，輸出三路RGB分量差分視頻信號到下視顯示器（MFD1/2/3）顯示。

視頻前端（VIDEO FRONT）負(fù)責(zé)顯控所有的視頻功能，主要有：

接收飛機(jī)上不同視頻信號源的視頻信號，按要求送HUD、MFDs和ARLE顯示與記錄；生成筆劃方式或光柵方式的字符。這些字符可以單獨(dú)顯示，也可以迭加到視頻信號上與之同步顯示；為ARLE提供記錄用一平三下視頻信號；同步驅(qū)動四個(gè)顯示器和一個(gè)記錄設(shè)備：HUD-筆劃/光柵雙方式顯示。

其中MFD1-彩色光柵液晶顯示；MFD2-彩色光柵液晶顯示；MFD3-彩色光柵液晶顯示。

DIM板在PCB制版布線過程中，由于器件布局不合理，造成TTL電平數(shù)字信號走線過長，且未與模擬信號分層隔離，存在與模擬視頻信號長距離并行走線現(xiàn)象，數(shù)字信號就會在模擬信號線上產(chǎn)生耦合信號（互感和互容效應(yīng)）。這種耦合信號會隨信號的擺率大小、平行線的長短而變化。當(dāng)耦合信號達(dá)到一定幅值時(shí)，就會在顯示器上看到別的顯示通道印象。

圖5 DIM數(shù)字接口處理單元原理框圖

4 解決措施及驗(yàn)證情況

根據(jù)故障原因分析與試驗(yàn)結(jié)果，我們對產(chǎn)生干擾信號的線路做如下改進(jìn)（如圖6所示）：

1）EPLD邏輯編程，定義新的信號輸入輸出端口：一個(gè)輸入SYM-R10-NEW；

兩個(gè)輸出MFD1-G-A1-NEW、MFD2-B-A1-NEW。

2）切斷原兩個(gè)輸出信號在印制板內(nèi)的連接線路：

與MFD1-G-A1信號連接的N21、N22、N23、N24四個(gè)AD8184器件12號管腳以及與MFD2-B-A1信號連接的N37 （AD8184）器件13號管腳均翹起，脫離印制板焊點(diǎn)。

3）按EPLD新編程的定義引腳端口進(jìn)行飛線連接：

飛線連接EPLD新編程定義的MFD1-G-A1-NEW信號引腳至N21、N22、N23、N24四個(gè)AD8184器件12號管腳上；連接EPLD新編程定義的MFD2-B-A1-NEW信號引腳至N37器件13號管腳；連接EPLD新編程定義的SYM-R10-NEW信號引腳至總線插座J1-A37管腳。

經(jīng)上述改進(jìn)措施落實(shí)后，對改進(jìn)措施進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明：左顯通道信號經(jīng)重新定義SYM-R10-N E W、M F D 1-G-A 1-NEW，并飛線處理后，左顯串?dāng)_中顯的故障現(xiàn)象消除；中顯通道信號經(jīng)重新定義M F D 2-B-A1-NEW且飛線處理后，中顯串?dāng)_右顯的故障現(xiàn)象消除。

5 結(jié)論

經(jīng)過對故障現(xiàn)象分析及一些列排故試驗(yàn)，顯示串?dāng)_是由于顯示控制管理處理機(jī)中的顯示驅(qū)動模塊（DIM），在PCB設(shè)計(jì)時(shí)器件布局不合理，局部TTL電平數(shù)字信號走線過長，與模擬視頻信號長距離并行走線，產(chǎn)生耦合效應(yīng)所致。

圖6 DIM更改后背面視圖

故障原因定位準(zhǔn)確、機(jī)理清楚，針對設(shè)計(jì)缺陷，采取的改進(jìn)措施有效、可行。后續(xù)生產(chǎn)的DIM模塊需重新制作PCB，減小耦合系數(shù)。遵循布局合理、數(shù)模隔離、擴(kuò)大線間距、少走平行線、減少線長和不走環(huán)形線等設(shè)計(jì)原則。

通過以上的工作，徹底解決了某型飛機(jī)下顯顯示串?dāng)_的批次性質(zhì)量問題，保證了飛機(jī)的批產(chǎn)和轉(zhuǎn)廠工作的正常進(jìn)行。

[1] 白劍林,張平定,體衛(wèi)群,劉鵬.對第四代戰(zhàn)斗機(jī)綜合航電系統(tǒng)的構(gòu)想[J].火力與指揮控制,2006,31(5):1-3.

[2] 劉杲靚.綜合航空電子系統(tǒng)效能評估研究[D].西安:西北工業(yè)大學(xué),2007.

[3] 張建東,高曉光,吳勇,等.綜合航電顯控仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].火力與指揮控制,2006,31(2):40-43.

[4] 吳昊,陳少昌,王杰玉.高速數(shù)字系統(tǒng)的串?dāng)_問題分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2009,32(1):170-173.