THALES MSP-L板件維修實(shí)例

文/韓夢(mèng)哲

儀表著陸系統(tǒng)，是應(yīng)用最為廣泛的飛機(jī)精密進(jìn)近和著陸引導(dǎo)系統(tǒng)。浦東機(jī)場(chǎng)二跑道現(xiàn)在使用的是THALES公司出品的LOC411與GS412設(shè)備，其使用年限已經(jīng)接近十五年，設(shè)備故障率逐年增高，但是庫(kù)存?zhèn)浼厩G見肘。

2019年初，浦東機(jī)場(chǎng)二跑道THALES儀表著陸系統(tǒng)設(shè)備中，LOC411設(shè)備監(jiān)控軟件中，各通道AGC增益數(shù)值已經(jīng)由數(shù)年間緩慢上升均已接近并超過了90%，已然不能夠繼續(xù)安全提供使用。

雖然通過更換備用MSP-L板件解決了AGC參數(shù)過高的問題，但是隨之而來的是MSP-L再無備件可用，這對(duì)于導(dǎo)航設(shè)備的安全運(yùn)行存在著一旦再次發(fā)生相同故障無法短時(shí)間處理故障的隱患，只能夠從其他機(jī)場(chǎng)借調(diào)同型號(hào)備件，同時(shí)如果選擇送回THALES原廠修理，不但消耗大量時(shí)間，同時(shí)費(fèi)用也十分高昂。通過征得科室同意對(duì)替換下的故障MSP-L板件進(jìn)行自主維修嘗試。

1 參數(shù)作用

LOC411的監(jiān)控軟件顯示參數(shù)如圖1所示。

AGC增益系數(shù)雖然是一個(gè)次要參數(shù)，但是與各通道主要參數(shù)射頻RF LEVEL息息相關(guān)。為了維持RF LEVEL參數(shù)的穩(wěn)定，AGC增益系數(shù)會(huì)根據(jù)現(xiàn)有情況不斷變動(dòng)。當(dāng)輸入MSG-L的信號(hào)增強(qiáng)或減弱時(shí)，AGC增益系數(shù)會(huì)相應(yīng)的降低或升高。當(dāng)AGC增益系數(shù)超過100%時(shí)，監(jiān)控器將持續(xù)發(fā)出預(yù)警信號(hào)而使設(shè)備無法正常使用。

此次AGC增益系數(shù)不斷升高導(dǎo)致的故障，在輸入信號(hào)沒有大幅度變化的前提下，可能的問題出現(xiàn)于自動(dòng)增益環(huán)路中作為自動(dòng)增益控制放大器的元器件在長(zhǎng)時(shí)間工作后性能逐漸降低，導(dǎo)致只能通過不斷增高AGC增益系數(shù)來維持相同的增益?；蛘叻糯笃髯詣?dòng)增益控制的信號(hào)源輸出信號(hào)能力降低，實(shí)際輸出信號(hào)與增益系數(shù)不符也可能導(dǎo)致相同的問題。

以上只能作為參考，需要結(jié)合其他方式來判斷故障確切位置。

2 板件原理

MSP-L 被使用于THALES公司生產(chǎn)的LOC411航向信標(biāo)系統(tǒng)。MSP- L 的主要作用是保證輸出的都是正常儀表著陸系統(tǒng)航向信號(hào)。如果儀表著陸系統(tǒng)航向信號(hào)被發(fā)現(xiàn)不正確,監(jiān)控處理機(jī)將啟用備用發(fā)射機(jī)并將其轉(zhuǎn)換為在用狀態(tài)，同時(shí)斷開當(dāng)前錯(cuò)誤的發(fā)射機(jī)。如果備用發(fā)射機(jī)的航向信號(hào)也不正確,它將同樣被斷開。MSP-L的測(cè)量單元包含解調(diào)、取樣和射頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換、測(cè)試產(chǎn)生器信號(hào)的處理和 BITE 信號(hào)的測(cè)量。MSP-L 的主要功能單元如下所示:

-監(jiān)視器的射頻通道

-標(biāo)準(zhǔn)信道的射頻通道

- AF 信號(hào)處理

-數(shù)字信號(hào)的輸入／輸出借口

-監(jiān)視處理器以及外圍設(shè)備

發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的ILS信號(hào)通過以下三種方式被檢測(cè):

-由發(fā)射機(jī)內(nèi)部輸出信號(hào)直接耦合的信號(hào)

-由監(jiān)控混合網(wǎng)絡(luò)（MUC）通過從天線耦合的信號(hào)生成的模擬空間信號(hào)

-由近場(chǎng)天線接收并傳回的 ILS 信號(hào)

兩個(gè)監(jiān)視器信號(hào)來自在 MDS-L23 上的信號(hào)源開關(guān)而且計(jì)算他們。開關(guān)是雙路冗余的并且彼此獨(dú)立地運(yùn)作。它們被各自的監(jiān)視器控制。每個(gè)監(jiān)視器將輸入信號(hào)通過自動(dòng)增益控制環(huán)路將其放大到特定的電平,然后將其解調(diào)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。這些值被計(jì)算而且與叁考值比較。結(jié)果送到 LCSU或連接的個(gè)人計(jì)算機(jī)。

MSP-L 從MDS-L23(監(jiān)視器分配開關(guān))分別接收八路已經(jīng)調(diào)制過的射頻信號(hào)用于監(jiān)視。包括：

—COURSE CSB

—COURSE CSB WIDTH

—CLEARANCE POSN

—CLEARANCE WIDTH

—COURSE POSN

—COURSE POSN

—COURSE WIDTH

—CLEARANCE WIDTH

除此之外一個(gè)用于參考的基準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)由MIA(監(jiān)視器接口適配器)供應(yīng)到 MSP-L，作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，LOC411設(shè)備的兩部監(jiān)視器信號(hào)中一部監(jiān)視器發(fā)生了AGC增益參數(shù)過高的情況，但是另一部監(jiān)視器信號(hào)擇完全正常。在發(fā)生故障的監(jiān)視器所代表的MSP-L板件的AGC增益參數(shù)在所有從MDS-L23傳輸來的射頻信號(hào)的通道中均出現(xiàn)了過高的情況，同時(shí)，兩部監(jiān)視器中一部又處于正常狀態(tài)，我們可以判定來自于MDS-L23的信號(hào)是正常的概率非常高。于是我們可以將故障的產(chǎn)生點(diǎn)集中于MSP-L中接收由MDS-L23傳輸來的射頻信號(hào)的輸入部分上，而輸入部分中自動(dòng)增益控制部分又是其中的重點(diǎn)。

圖1：LOC411監(jiān)控軟件部分參數(shù)

3 板件內(nèi)信號(hào)流程

通過查找與分析MSP-L電路圖與信號(hào)流程圖，我對(duì)于MSP的機(jī)內(nèi)耦合信號(hào)的傳入部分的總結(jié)如下。

發(fā)射機(jī)內(nèi)部ILS信號(hào)經(jīng)過耦合通過MDS-L23傳送至MSP-L，射頻信號(hào)由一個(gè) 108-112 MHz 的帶通濾波器濾波，它然后通過一個(gè)可變換控制的衰減器(N2、8、9)然后被傳送到自動(dòng)增益控制放大器(N10、N12)。放大器自動(dòng)增益控制的信號(hào)由監(jiān)視器處理器發(fā)出并經(jīng)由 D/A 轉(zhuǎn)換器 N1、4反饋至環(huán)路。用戶調(diào)整射頻衰減器的控制電平以便監(jiān)視器各通道RF LEVEL保持 100%以方便監(jiān)控。后續(xù)的射頻解調(diào)器 (V15、17、N15、16)將接收到的ILS信號(hào)的包絡(luò)發(fā)送至8:1 多路復(fù)合器 MUX1(N19)，預(yù)選出信號(hào)源中的一個(gè)信號(hào)作進(jìn)一步的處理。標(biāo)準(zhǔn)信道的信號(hào)來自 RFD-L 通過與 MIA傳送來的一個(gè)基準(zhǔn)電平做比較計(jì)算得出自動(dòng)增益控制校正電壓。如果監(jiān)控器處理器在測(cè)量信道和標(biāo)準(zhǔn)信道之間測(cè)量計(jì)算后得到兩者的誤差，然后通過計(jì)算誤差得出保持監(jiān)視通道AGC 值的校正因子所需要的大小。使接收支路的失真得到補(bǔ)償。

此次LOC411各通路AGC參數(shù)過高的問題通過查看MSP-L信號(hào)輸入部分的信號(hào)流程，其中最有可能出現(xiàn)問題的是AGC增益環(huán)路。首先作為自動(dòng)增益控制放大器的N10、N12元件因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間工作，增益性能逐漸降低的可能性非常高，環(huán)路系統(tǒng)為了保證各通路射頻電平保持100%，必須不斷提高增益數(shù)值。

另一個(gè)可能性是由監(jiān)控器處理器計(jì)算得出的自動(dòng)增益控制校正電壓發(fā)出后，所通過的A/D轉(zhuǎn)換器N1、4的信號(hào)源輸出信號(hào)能力降低，實(shí)際輸出信號(hào)與增益系數(shù)不符，導(dǎo)致增益元件N10、N12接收到的控制電平較低，處理器只能提高增益系數(shù)以保障自動(dòng)增益正常工作。

以上兩種情況都可能導(dǎo)致AGC參數(shù)數(shù)值逐漸接近并超過90%，最終造成當(dāng)前MSP-L板件無法正常使用必須更換備用板件。

4 故障修理與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

圖2：MSP-L部分元件圖

綜合以上的假設(shè)，通過各方途徑查詢了所要更換的N10、N12元件的型號(hào)分別為IC, ANALOGIC - 0186 * MICRO-X *1HFVR與IC, ANALOGIC - MSA-0386 * MICRO-X * HFVR * 2,4 GHz。在通過更換以上元件后對(duì)維修后MSP-L板件進(jìn)行的測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)各通道RF射頻保持在100%時(shí)，所對(duì)應(yīng)的各通道AGC增益參數(shù)都保持在60%-70%之間。這相當(dāng)于一塊全新MSP-L所能達(dá)到的水準(zhǔn)?？梢哉J(rèn)為MSP-L板件中故障已經(jīng)徹底修復(fù)，可以作為正常板件提供設(shè)備使用。

當(dāng)然，我依然對(duì)于更換N10、N12如果無法解決當(dāng)前問題留有后備預(yù)案。當(dāng)更換N10、N12元件徹底解決問題時(shí)，說明自動(dòng)增益控制放大器的性能降低并不是造成監(jiān)控軟件中AGC增益參數(shù)過高的主要原因，這時(shí)會(huì)將目標(biāo)鎖定于處理轉(zhuǎn)換增益控制信號(hào)的N1、N4元件，型號(hào)為IC, ANALOGIC - DAC7545 * PLCC20 * 1DACO * 12BIT。

修復(fù)完成的MSP-L板件重新安裝至設(shè)備后經(jīng)過持續(xù)超過一周的壓力測(cè)試，其監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與正常MSP-L數(shù)據(jù)對(duì)比一致，AGC增益參數(shù)保持穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)有上升趨勢(shì)。

對(duì)于故障板件的自主維修在科室乃至整個(gè)中心以及開展了一年左右，對(duì)于原廠高昂的維修費(fèi)用與冗長(zhǎng)的耗時(shí)，自主維修不但能節(jié)約設(shè)備的運(yùn)行成本，也能同時(shí)鍛煉參與人員方方面面的能力。不但需要平時(shí)的學(xué)習(xí)與積累，同時(shí)也對(duì)資料的查詢、新知識(shí)的快速學(xué)習(xí)、應(yīng)用能力提出了更高要求。在自主維修過程中經(jīng)常會(huì)遇見自己仍未接觸與學(xué)習(xí)的知識(shí)，維修的過程也是一次新的學(xué)習(xí)過程，通過實(shí)踐操作將知識(shí)運(yùn)用于工作中又能鞏固自己的學(xué)習(xí)。

此次MSP-L的自主維修是一次成功的嘗試，不但有益于中心也提高了自身的工作能力。但是，也必須清楚的認(rèn)識(shí)到，經(jīng)過設(shè)備升級(jí)換代，內(nèi)部板件越來越集成化，自主維修的難度將愈發(fā)增大，這既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。