民航甚高频天线共用系统的主备切换差异分析

　　本文对国内民航现役使用的RSXU4200及PAET6TR甚高频电台的主备机切换原理进行了研究与对比，给出了不同甚高频系统主备机的具体切换过程，对比分析了两系统主备机切换方式的优劣势，便于甚高频维护人员的维护维修工作，同时对其他类型电台在主备切换技术上的趋势进行了分析，最后对民航甚高频电台关于主备切换的未来方向给出了作者的想法。

　　甚高频(VHF)天线共用系统是民航地空通信电台的主要构成方式，共用系统的电台主备切换功能确保了电台故障时能够自动切换，保证地空通信的持续顺畅，提高安全系数。目前国内民航机场使用的VHF电台主要有RS电台、PAE电台及海格电台等。各厂家电台主备切换的设计理念有所不同且各有优劣，本文将对银川河东机场所使用的RS公司生产的XU4200型电台天线共用系统及PAE公司生产的T6TR型电台天线共用系统的主备切换原理进行分析，并对两套系统的主备切换优劣性进行比较，最后结合其他厂家电台的主备切换设计理念，给出笔者对VHF电台主备切换的一些想法。

　　主备电台切换原理RS电台主备切换原理RS电台可通过以下几种方式实现主备切换：1、电台内置自检功能，当电台检测到故障，自动实现主备切换;2、通过监控软件人为操作实现主备切换;3、通过电台自带按键，连击两次LOC键，实现主备切换。RS电台的主备切换功能主要由电台内置主备机控制电路、外部接线模块Z2及射频继电器实现。RS4200电台设计有一对主备机切换控制信号，TEST_OC和*OFF信号(XU4200上为X5.4、X5.7和X10.4、X10.7)。主备电台之间TEST_OC和*OFF信号通过信号线交叉连接。主备电台的收发音频接口通过线缆连接至Z2模块。Z2模块内置电路将主备电台音频接口的TEST_OC及OFF脚交叉连接控制主备切换。其中TEST_OC引脚信号由电台内部NoGo逻辑组件产生，给出设备正常与否两种状态。OFF引脚探测输入电压值控制电台可用或被抑制，典型电压值为3V左右。

　　射频继电器常闭点接主机，继电器控制电压由备机V_OP_SW提供+24V电压。TEST_OC为主动变化的控制信号，当电台为主用状态时，电台通过TEST_OC引脚给备机的*OFF引脚一个低电平，备机*OFF为低电平时电台将保持备用状态，不对音频及控制信号做处理;当主用电台切换到备用状态或者故障时，其TEST_OC引脚将给出一个开路信号，备机的*OFF引脚收到此信号后电台变为主用状态，同时原备机的TEST_OC引脚给原主机的*OFF引脚一个低电平，进一步抑制其为备用状态。RS4200电台在使用过程中如遇到主备电台不能正常切换应当检查OFF引脚电压及继电器电压是否处于典型值范围。

　　PAE电台切换原理PAE电台可通过以下几种方式实现主动切换：1、电台内置自检发现设备故障，自动实现主备切换;2、通过监控软件人为操作实现主备切换;3、通过硬件切换板，人工实现主备切换。PAE电台的主备切换功能主要由切换控制组件(E1-RIC)、切换板(Main/StandbySwitchingPanel)及射频继电器实现。其中E1-RIC连接主备电台的E1/T1口，对电台的状态进行实时监控。切换板连接主备电台的音频及控制信号，在E1-RIC的控制下选择主备通道。PAE电台内置自检功能，时刻对电台运行状况进行自检，并通过E1/T1口的6脚向E1-RIC发送电压信号。0V表示电台为备用状态，5V表示电台为主用状态。

　　E1-RIC相应的连接口根据电台的运行状态做出主备切换的决定，向切换板对应端口发送一个20V~35V的电压信号。切换板通过Auxiliary接口与E1-RIC连接，当E1-RIC接收到某一信道发生主备切换信号时，切换板根据E1-RIC指令通过内置继电器以机械开关方式对相应电台通道的音频及控制信号进行主备切换。同一信道备机电台的facilities接口连接射频继电器。继电器常闭于主机，当主机设备正常且无人为切换指令时，主机电台连接天线进行发射。当主备机之间有切换指令时，备机电台的facilities接口向射频继电器提供电压，使继电器吸合至备机，备机连接天线进行信号发射。

　　PAE电台与RS电台主备切换对比

　　(1)控制组件PAE天线共用系统通过切换控制单元E1-RIC及切换板来控制主备电台的音频及控制信号的切换，且四个信道共用一个切换控制单元及切换板，当切换控制单元或切换板某一端口发生故障需要维修时，将会影响所有信道的主备切换，存在安全隐患。RS天线共用系统采用内嵌式主备控制电路，各信道间主备切换无公共单元。其外部附加模块仅为接线模块Z2，起到线路引接与信号分路作用，某一信道故障不影响其他信道的主备切换，安全性更高。

　　(2)音频及控制信号的切换方式PAE电台通过切换板内置继电器，机械性选择无故障电台音频及控制信号，降低了电台设备切换功能的设计要求，电台成本更低，但是额外的设备新增了故障的风险点，尤其是切换板通过继电器的吸合来选择电台音频及控制信号，易发生机械故障。RS电台则通过主备机TEST_OC及OFF引脚交叉连接，使主机处于激活而备机为抑制激活状态，增加了电台内部电路设计复杂度，但安全性更高，风险节点更少。

　　(3)可提供的切换方式PAE电台与RS电台均可实现电台故障自动主备切换，监控软件执行主备切换，硬件按键执行人为切换。多种方式实现主备切换，保障了通信的安全性与易实现。其他厂家电台主备切换方式优创电台优创电台主备切换采用内嵌式主备切换电路，通过主备电台收发信机的AUX1CONNECTOR口引接两根RJ45端口线缆互联实现主备切换功能。

　　连接方式为主机AUX1CONNECTOR口的ALARM_N、ALARM_P(AUX1口第1、2引脚)连接备机AUX1CONNECTOR口的Selcet_in_N、Selcet_in_P(AUX1口的第3、6引脚)，备机同上。设置主备电台告警参数，当主机告警时将自动切换至备机使用。海格电台在民航设备国产化背景下，海格电台逐步进入民航各空管局。电台通过综合电缆连接两部电台实现主备切换，其中收信机综合电缆互连主备机综合口R，发信机综合电缆互连主备机综合口T，同时RF切换器控制信号(发信机综合电缆分岔线缆)由连接RF切换器主机射频接口的电台提供(此图中为左侧电台)。

　　主备机收发信机综合口的TEST_OC与OFF引脚交叉连接，电台内置电路进行自检，通过综合电缆进行主备机控制。电台主备切换功能特点优创电台与海格电台均可多方式实现主备切换，并且切换功能的实现均由电台内部控制电路实现，每个信道仅使用2根线缆进行连接，无其他附加切换组件。各信道之间在主备切换功能上彼此独立，互不影响。由此可见，内嵌式主备切换电路更符合电台厂家的设计思路。

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　　总结

　　民航VHF电台主备机切换因厂家设计理念不同，切换原理各不相同。外置切换组件可以减少电台内部电路设计复杂度，但增加了组件故障风险点，特别是有公共单元的切换组件。内嵌式切换控制电路减少了器件故障风险，但电台电路设计复杂且成本较高。但是随着软件无线电的广泛应用，电台内置电路来控制主备交换不再复杂，由逻辑电路进行主备机控制必定优于机械式主备机选择方式。近年来快速发展的VOIP技术，使得电台功能更多的集中在电台自身上，通信系统中的公共单元越来越少。多功能一体机，较少的共用单元将更为民航安全所青睐。

　　作者：王瑞军

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