NM7000监控电路分析与维修

摘 要： 由仪表着陆系统NM7000的故障现象入手，通过对监控部分原理的介绍，对该部分电路进行梳理，详细分析其数字信号处理部分（DSP）的看门狗功能，并对主要器件的功能和原理进行说明。

关键词： ILS；仪表着陆；DSP；看门狗电路

中图分类号：V249.1 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310118－01

0 引言

洛阳机场使用的仪表着陆系统（ILS），型号为挪威NORMARC公司生产的NM7000。该系统集成度高，工艺先进，设备运行稳定，整体性能可靠。但由于相关技术资料少，导致故障产生时的分析研判有很大难度。下面通过笔者遇到的故障现象的解决，对其监控部分原理作简要分析，希望能给同行在处理类似故障时，提供一些解决问题的思路。

1 故障现象

航向遥控面板RCA上的DISA闪亮，RMM软件窗口显示MON2时无数据输出，所有监控参数显示为“xxx”。

2 原理分析

监控部分的主要作用就是对系统的错误产生告警。为了获得较高的完整性检测，系统用了两个完全相同的监控部分检测信号，并且执行“与”配置，也就是说，在两路监控同时检测到错误时，系统才进行换机或关机操作。每路监控部分包含两块功板卡MF和MO。

2.1 监控信号处理大致流程

监控信号从发射天线采样，经过监控分配网络（MCU）还原为CL、DS和CLR，（NF近场监控信号通过功分器直接输入MF，没有经过MCU），这几路信号进入机柜后，通过四个功率分配器将信号平均分成两份，加到监控前端MF1和MF2板卡。

板卡MF的主要作用可以理解为调幅接收机，其功能为检测基带信号，并把射频电平转换为直流电压。转换完成后，输出包括CL、DS、NF、CLR、频差和DC-LOOP在内的15路检测信号到MO板卡。

MO的作用则是模数转换、数字处理和门限比较。

首先，模数转换。输入的信号经过一个取样频率为640HZ/通道的模拟信号多路复用器输出取样信号，再经过模数转换器将取样信号转为数字信号送入数字信号多路复用器。执行数字信号多路复用器和复用器控制以及频差计数功能的芯片由一块FPGA：NMP101A完成，一块DFN14T为它提供4，9512MHz的时钟频率。NMP101A内部的MUX的控制电路能保证模拟信号通道与数字信号所处理的时间同步。

其次，数字处理。所有的数字信号的处理计算是以TEXAS INSTRUMENTS公司生产的TMS320C31-高性能浮点型数字信号处理器为核心的电路完成。该芯片对转换完的数字信号进行快速傅里叶转换、处理DDM和SDM、计算RF和DC-LOOP的平均值。执行这些计算功能的公式存储在一块boot EPROM：27C010中。

第三步，比较输出。所有检测信号经计算送到比较器。比较器的作用就是把取样、转换、计算完成的信号与预置的门限数值进行比较，其结果最终到达控制集成组件TCA1218板卡。此部分电路的比较、延迟控制、数据总线接口等功能，由两块FPGA：NMP102A和NMP103A完成。

2.2 故障部分初判

1）因为所有的监控信号显示“xxx”，判断应该为数字处理错误或逻辑错误的指示，故排除MF板卡故障的可能性。

2）在故障发生时，所有的监控参数消失，证明故障点位于信号处理的汇集点。所以，将检测的重点放在DSP数字信号处理电路部分。

3）DSP部分的电路以U15：320C31为核心，外围电路辅以储计算公式的U10（BOOT EPROM）、解码块（U8和U23）、33.33MHz的时钟X1、看门狗电路（U20与U21）构成。看门狗芯片U20的RESETN端输出，能够使U15、U21、U等多个处理芯片复位，其效果与故障现象类似，所以将故障的分析重点放在DSP的看门狗电路中。

2.3 看门狗电路和具体芯片介绍

在微型计算机系统中，由于系统的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞，而陷入死循环，造成整个系统的陷入停滞瘫痪状态。为了避免这种情况的发生，并对电路运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测系统程序运行状态的芯片，俗称看门狗（watchdog）。

看门狗电路实际上是一个定时器。只要在时间门限范围内得到指令，电路就不动作；一旦超出时间门限，就输出一个复位或者清零信号，使电路重新开始工作。

在本电路中，执行看门狗功能的是亚诺德半导体公司的ADM693。

各管脚功能如下：Vcc为5V电源；OSC IN为外部振荡器输入；OSC SEL为振荡源选择；PFI为电源检测输入；PFO为电源检测输出；RESETN为复位低电平输出。

功能选择：当OSC IN和OSC SEL都同时置高电平或悬空时为使用芯片内部振荡器，置低电平时为外部振荡源；并且当OSC IN和OSC SEL 同为悬空时，看门狗的时间门限设置为1.6秒。

2.4 具体信号流程分析

首先，系统正常工作，DSP：U15的A20、A21、A22、A23管脚输出喂狗指令，经U23解码，作为时钟信号输入到U21的CLK端。因为U21的Q非与输入端D相接，所以CLK只要有时钟信号，Q端就输出方波信号。此方波信号送入U20的WDI（WatchDogInput）管脚。只要在1.6秒的门限内有方波输入信号，U20的RESETN就输出高电平，系统正常运行，反之只要高电平或低电平的输入时间超出1.6秒，RESETN就输出一个50m秒的低电平，使U21、U15、U同时复位，系统重新开始启动。图2为DSP部分的简化电路。

2.5 检查修复

分析清楚电路的信号流程后，检测就相对简单了。根据先前的分析，对U23的11脚（WD_WRN），U21的3脚（CLK）、5脚（Q），U20的11脚（WDI）、15脚（RESETN）的信号用示波器逐个检测，最终发现无论是否有方波输入，U20的RESETN始终输出低电平，导致系统无法正常运转，输出显示“XXX”。用相同型号的芯片替换U20后，故障消除。

3 维修总结

通过对监控部分的分析可以看出，系统的逻辑结构清晰，布线简明合理，关键部分的测试点都引出到测试插座，便于检测维修。线路图给出了使用芯片的具体型号，其逻辑功能和管脚功能都可在互联网上找到。其逻辑、时序关系需要认真推敲，并且由于多层线路板的结构和LBGA、PLCC、SOJ类型封装器件的大量使用，对维修人员的无线电焊接水平也有较高的要求。

参考文献：

[1]NORMARC Instrument Landing Systems NM7000B Training Manual.

[2]ANALOG DEVICES Microprocessor Supervisory Circuits AMD690-AMD695.

作者简介：

罗涛，男，汉族，中国民航飞行学院洛阳分院。