本文摘要：本文對國內(nèi)民航現(xiàn)役使用的RSXU4200及PAET6TR甚高頻電臺的主備機(jī)切換原理進(jìn)行了研究與對比，給出了不同甚高頻系統(tǒng)主備機(jī)的具體切換過程，對比分析了兩系統(tǒng)主備機(jī)切換方式的優(yōu)劣勢，便于甚高頻維護(hù)人員的維護(hù)維修工作，同時對其他類型電臺在主備切換技術(shù)上的趨
本文對國內(nèi)民航現(xiàn)役使用的RSXU4200及PAET6TR甚高頻電臺的主備機(jī)切換原理進(jìn)行了研究與對比，給出了不同甚高頻系統(tǒng)主備機(jī)的具體切換過程，對比分析了兩系統(tǒng)主備機(jī)切換方式的優(yōu)劣勢，便于甚高頻維護(hù)人員的維護(hù)維修工作，同時對其他類型電臺在主備切換技術(shù)上的趨勢進(jìn)行了分析，最后對民航甚高頻電臺關(guān)于主備切換的未來方向給出了作者的想法。
甚高頻(VHF)天線共用系統(tǒng)是民航地空通信電臺的主要構(gòu)成方式，共用系統(tǒng)的電臺主備切換功能確保了電臺故障時能夠自動切換，保證地空通信的持續(xù)順暢，提高安全系數(shù)。目前國內(nèi)民航機(jī)場使用的VHF電臺主要有RS電臺、PAE電臺及海格電臺等。各廠家電臺主備切換的設(shè)計(jì)理念有所不同且各有優(yōu)劣，本文將對銀川河?xùn)|機(jī)場所使用的RS公司生產(chǎn)的XU4200型電臺天線共用系統(tǒng)及PAE公司生產(chǎn)的T6TR型電臺天線共用系統(tǒng)的主備切換原理進(jìn)行分析，并對兩套系統(tǒng)的主備切換優(yōu)劣性進(jìn)行比較，最后結(jié)合其他廠家電臺的主備切換設(shè)計(jì)理念，給出筆者對VHF電臺主備切換的一些想法。
主備電臺切換原理RS電臺主備切換原理RS電臺可通過以下幾種方式實(shí)現(xiàn)主備切換：1、電臺內(nèi)置自檢功能，當(dāng)電臺檢測到故障，自動實(shí)現(xiàn)主備切換;2、通過監(jiān)控軟件人為操作實(shí)現(xiàn)主備切換;3、通過電臺自帶按鍵，連擊兩次LOC鍵，實(shí)現(xiàn)主備切換。RS電臺的主備切換功能主要由電臺內(nèi)置主備機(jī)控制電路、外部接線模塊Z2及射頻繼電器實(shí)現(xiàn)。RS4200電臺設(shè)計(jì)有一對主備機(jī)切換控制信號，TEST_OC和*OFF信號(XU4200上為X5.4、X5.7和X10.4、X10.7)。主備電臺之間TEST_OC和*OFF信號通過信號線交叉連接。主備電臺的收發(fā)音頻接口通過線纜連接至Z2模塊。Z2模塊內(nèi)置電路將主備電臺音頻接口的TEST_OC及OFF腳交叉連接控制主備切換。其中TEST_OC引腳信號由電臺內(nèi)部NoGo邏輯組件產(chǎn)生，給出設(shè)備正常與否兩種狀態(tài)。OFF引腳探測輸入電壓值控制電臺可用或被抑制，典型電壓值為3V左右。
射頻繼電器常閉點(diǎn)接主機(jī)，繼電器控制電壓由備機(jī)V_OP_SW提供+24V電壓。TEST_OC為主動變化的控制信號，當(dāng)電臺為主用狀態(tài)時，電臺通過TEST_OC引腳給備機(jī)的*OFF引腳一個低電平，備機(jī)*OFF為低電平時電臺將保持備用狀態(tài)，不對音頻及控制信號做處理;當(dāng)主用電臺切換到備用狀態(tài)或者故障時，其TEST_OC引腳將給出一個開路信號，備機(jī)的*OFF引腳收到此信號后電臺變?yōu)橹饔脿顟B(tài)，同時原備機(jī)的TEST_OC引腳給原主機(jī)的*OFF引腳一個低電平，進(jìn)一步抑制其為備用狀態(tài)。RS4200電臺在使用過程中如遇到主備電臺不能正常切換應(yīng)當(dāng)檢查OFF引腳電壓及繼電器電壓是否處于典型值范圍。
PAE電臺切換原理PAE電臺可通過以下幾種方式實(shí)現(xiàn)主動切換：1、電臺內(nèi)置自檢發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，自動實(shí)現(xiàn)主備切換;2、通過監(jiān)控軟件人為操作實(shí)現(xiàn)主備切換;3、通過硬件切換板，人工實(shí)現(xiàn)主備切換。PAE電臺的主備切換功能主要由切換控制組件(E1-RIC)、切換板(Main/StandbySwitchingPanel)及射頻繼電器實(shí)現(xiàn)。其中E1-RIC連接主備電臺的E1/T1口，對電臺的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。切換板連接主備電臺的音頻及控制信號，在E1-RIC的控制下選擇主備通道。PAE電臺內(nèi)置自檢功能，時刻對電臺運(yùn)行狀況進(jìn)行自檢，并通過E1/T1口的6腳向E1-RIC發(fā)送電壓信號。0V表示電臺為備用狀態(tài)，5V表示電臺為主用狀態(tài)。
E1-RIC相應(yīng)的連接口根據(jù)電臺的運(yùn)行狀態(tài)做出主備切換的決定，向切換板對應(yīng)端口發(fā)送一個20V~35V的電壓信號。切換板通過Auxiliary接口與E1-RIC連接，當(dāng)E1-RIC接收到某一信道發(fā)生主備切換信號時，切換板根據(jù)E1-RIC指令通過內(nèi)置繼電器以機(jī)械開關(guān)方式對相應(yīng)電臺通道的音頻及控制信號進(jìn)行主備切換。同一信道備機(jī)電臺的facilities接口連接射頻繼電器。繼電器常閉于主機(jī)，當(dāng)主機(jī)設(shè)備正常且無人為切換指令時，主機(jī)電臺連接天線進(jìn)行發(fā)射。當(dāng)主備機(jī)之間有切換指令時，備機(jī)電臺的facilities接口向射頻繼電器提供電壓，使繼電器吸合至備機(jī)，備機(jī)連接天線進(jìn)行信號發(fā)射。
PAE電臺與RS電臺主備切換對比
(1)控制組件PAE天線共用系統(tǒng)通過切換控制單元E1-RIC及切換板來控制主備電臺的音頻及控制信號的切換，且四個信道共用一個切換控制單元及切換板，當(dāng)切換控制單元或切換板某一端口發(fā)生故障需要維修時，將會影響所有信道的主備切換，存在安全隱患。RS天線共用系統(tǒng)采用內(nèi)嵌式主備控制電路，各信道間主備切換無公共單元。其外部附加模塊僅為接線模塊Z2，起到線路引接與信號分路作用，某一信道故障不影響其他信道的主備切換，安全性更高。
(2)音頻及控制信號的切換方式PAE電臺通過切換板內(nèi)置繼電器，機(jī)械性選擇無故障電臺音頻及控制信號，降低了電臺設(shè)備切換功能的設(shè)計(jì)要求，電臺成本更低，但是額外的設(shè)備新增了故障的風(fēng)險點(diǎn)，尤其是切換板通過繼電器的吸合來選擇電臺音頻及控制信號，易發(fā)生機(jī)械故障。RS電臺則通過主備機(jī)TEST_OC及OFF引腳交叉連接，使主機(jī)處于激活而備機(jī)為抑制激活狀態(tài)，增加了電臺內(nèi)部電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度，但安全性更高，風(fēng)險節(jié)點(diǎn)更少。
(3)可提供的切換方式PAE電臺與RS電臺均可實(shí)現(xiàn)電臺故障自動主備切換，監(jiān)控軟件執(zhí)行主備切換，硬件按鍵執(zhí)行人為切換。多種方式實(shí)現(xiàn)主備切換，保障了通信的安全性與易實(shí)現(xiàn)。其他廠家電臺主備切換方式優(yōu)創(chuàng)電臺優(yōu)創(chuàng)電臺主備切換采用內(nèi)嵌式主備切換電路，通過主備電臺收發(fā)信機(jī)的AUX1CONNECTOR口引接兩根RJ45端口線纜互聯(lián)實(shí)現(xiàn)主備切換功能。
連接方式為主機(jī)AUX1CONNECTOR口的ALARM_N、ALARM_P(AUX1口第1、2引腳)連接備機(jī)AUX1CONNECTOR口的Selcet_in_N、Selcet_in_P(AUX1口的第3、6引腳)，備機(jī)同上。設(shè)置主備電臺告警參數(shù)，當(dāng)主機(jī)告警時將自動切換至備機(jī)使用。海格電臺在民航設(shè)備國產(chǎn)化背景下，海格電臺逐步進(jìn)入民航各空管局。電臺通過綜合電纜連接兩部電臺實(shí)現(xiàn)主備切換，其中收信機(jī)綜合電纜互連主備機(jī)綜合口R，發(fā)信機(jī)綜合電纜互連主備機(jī)綜合口T，同時RF切換器控制信號(發(fā)信機(jī)綜合電纜分岔線纜)由連接RF切換器主機(jī)射頻接口的電臺提供(此圖中為左側(cè)電臺)。
主備機(jī)收發(fā)信機(jī)綜合口的TEST_OC與OFF引腳交叉連接，電臺內(nèi)置電路進(jìn)行自檢，通過綜合電纜進(jìn)行主備機(jī)控制。電臺主備切換功能特點(diǎn)優(yōu)創(chuàng)電臺與海格電臺均可多方式實(shí)現(xiàn)主備切換，并且切換功能的實(shí)現(xiàn)均由電臺內(nèi)部控制電路實(shí)現(xiàn)，每個信道僅使用2根線纜進(jìn)行連接，無其他附加切換組件。各信道之間在主備切換功能上彼此獨(dú)立，互不影響。由此可見，內(nèi)嵌式主備切換電路更符合電臺廠家的設(shè)計(jì)思路。
民航論文范例：民航西北空管清算系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討
總結(jié)
民航VHF電臺主備機(jī)切換因廠家設(shè)計(jì)理念不同，切換原理各不相同。外置切換組件可以減少電臺內(nèi)部電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度，但增加了組件故障風(fēng)險點(diǎn)，特別是有公共單元的切換組件。內(nèi)嵌式切換控制電路減少了器件故障風(fēng)險，但電臺電路設(shè)計(jì)復(fù)雜且成本較高。但是隨著軟件無線電的廣泛應(yīng)用，電臺內(nèi)置電路來控制主備交換不再復(fù)雜，由邏輯電路進(jìn)行主備機(jī)控制必定優(yōu)于機(jī)械式主備機(jī)選擇方式。近年來快速發(fā)展的VOIP技術(shù)，使得電臺功能更多的集中在電臺自身上，通信系統(tǒng)中的公共單元越來越少。多功能一體機(jī)，較少的共用單元將更為民航安全所青睞。
作者：王瑞軍
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