無線電超控器

謝飛+湯錦新

0 引言

隨著我國民航事業(yè)的飛速發(fā)展，大型的的機場都進行了跑道增建。相應的，如何提高對這類大流量機場的近場和道面范圍的航空器的安全管控，就成為一個迫切需要解決的問題。

無線電超控是多跑道機場實施獨立進近的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，超控器的設置、超控方法都至關(guān)重要。

無線電超控器是應空中交通管制需求研制的、具有超控用戶和普通用戶共用一臺甚高頻設備的線路選通控制器，適用于超控用戶和普通用戶應用沒有互連的空管語音交換系統(tǒng)的場所，在航空器進近和降落階段出現(xiàn)特情需要處置時，超控用戶用來搶占并切斷普通用戶正在使用中的管制通話頻率，應急指揮受管控的航空器規(guī)避險情。

1 用戶與甚高頻電臺的連接現(xiàn)狀

1.1 通過遙控盒與甚高頻電臺直連

甚高頻電臺是民航最重要且應用廣泛的無線電電臺。其主要用于航空器在航路上飛行以及起飛和降落階段，能進行地面管制人員和機組人員之間的雙向語音通信，是航空器飛行安全的重要保證。

遙控盒（Remote control unit）是作為遠地控制電臺最簡便有效的方法，只要兩地相距不遠，通過有3對線的銅芯線纜就能實現(xiàn)甚高頻電臺的異地收聽和發(fā)話控制，如圖1所見。

遙控盒通常在購買電臺時作為選配設備一并購買，或者是后來購買的。

遙控盒的鍵控輸出方式為繼電器輸出，符合E&M的I類、III類信令規(guī)范（常態(tài)懸空，接地有效）。

1.2 通過空管語音交換系統(tǒng)與甚高頻電臺互連

通過空管語音交換系統(tǒng)遠地控制甚高頻電臺是大、中型機場塔臺最常見的設備互連方法。此時，空管語音交換系統(tǒng)和電臺之間要么是通過多股線纜，要么是傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)設備的異地互連。

1）有線架的互連

有線架互連如圖2所見。在空管語音交換系統(tǒng)與傳輸系統(tǒng)互連時，由于空管語音交換系統(tǒng)的無線電接口方式為繼電器輸出，符合E&M的I類、III類信令規(guī)范，因此，與傳輸設備的互連時，E&M信令可以直接連接。但傳輸設備與電臺連接時，大部分傳輸設備通常為三極管OC輸出，E&M信令的連接前就需要作充分測試。

2）PCM互連

PCM互連如圖3所見。空管語音交換系統(tǒng)在系統(tǒng)內(nèi)部已將電臺的鍵控、話音等組合成適合與傳輸設備互連的數(shù)據(jù)流，經(jīng)傳輸設備的傳輸?shù)竭_電臺站點的PCM設備，然后數(shù)據(jù)流再變換為原來的鍵控信號和話音信號，經(jīng)線架實現(xiàn)與相應的電臺連接。數(shù)據(jù)流反向亦然。此時所用的PCM設備為管制語音交換系統(tǒng)配套專用設備，鍵控的輸出方式符合E&M的I類、III類信令規(guī)范，可以直接與電臺連接。

2 無線電超控

由前一節(jié)“用戶與甚高頻電臺的連接現(xiàn)狀”分析可知，要想實現(xiàn)異地不同用戶實現(xiàn)對同一電臺的使用控制，僅限于圖1與圖2所述及的連接方式。這是因為用戶是通過線架后再進行用戶與電臺之間互連的。外加的線路切換控制器——即無線電超控器，只要能實現(xiàn)不同用戶與電臺之間的連接線路切換即可，如圖4所見。

2.1 無線電超控器的設計考慮

2.1.1 滿足特情處置時的切換需求

無線電超控器是應航空管制用戶在特情處置時，超控用戶用來搶占并切斷普通用戶正在使用中的管制通話頻率，應急指揮受管控的航空器規(guī)避險情。在平常，超控器不起作用，滿足普通用戶與電臺的正常連接。

2.1.2 風險規(guī)避需求

無線電超控器在發(fā)生掉電故障時，只能影響到超控的使用，而對普通用戶不應有任何影響。

2.1.3 即插即用

故障的快速排除，需要有帶電即插即用板卡作為支持。因此，在無線電超控器中負責控制線路切換的電子元器件應該集中在一起，以便于形成母板、子板互補構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。

2.1.4 電臺接收信號的再分配

超控用戶和普通用戶在控制電臺發(fā)射信號時，是獨立占用電臺的，不存在線路和信號的共享。但是兩個用戶在連接電臺的接收信號，需要先把信號一分為二。并線，是最簡單的分信號法，但會相互影響，而且原來的信號強度將衰減一半。用無源阻抗分配網(wǎng)絡對信號進行拆分，雖然避免了相互的影響，分出來的信號強度比原有的一半還小。用有源分配網(wǎng)絡拆分信號，拆分的信號強度有保證，但也要考慮電子電路在掉電時給用戶帶來的無信號輸出風險。

2.2 無線電超控器實際電路

無線電超控器發(fā)信電路原理圖如圖5所見。

普通用戶的鍵控信號由L-PTT-IN端輸入，一路經(jīng)D1、R3、U2、R5、綠色LED1進行鍵控動作指示，另一路直接J2-PTT繼電器的常閉觸點由PTT-OUT端輸出。普通用戶的發(fā)信音頻信號由L-Tx-IN端輸入，經(jīng)J1-Tx繼電器的常閉觸點由Tx-OUT端輸出。

超控用戶的鍵控信號由H-PTT-IN端輸入，一路經(jīng)D3、R4、U3、R6、紅色LED2進行鍵控動作指示，另一路經(jīng)D2、R1、U1、D5、Q2、Q3控制J2-PTT繼電器的常開觸點下地，則連接PTT-OUT端輸出有效；而D4、Q1則控制J1-Tx繼電器的常開觸點與Tx-OUT端輸出接通。超控用戶的發(fā)信音頻信號由H-Tx-IN端輸入，經(jīng)J1-Tx繼電器的常開觸點由Tx-OUT端輸出。

由此可見，即便無線電超控器發(fā)生掉電異常，普通用戶的鍵控信號和音頻信號也能夠直接無阻地通過無線電超控器輸出到電臺端。超控用戶因為失電無法干擾普通用戶的正常使用。

在Q2三極管的B極加有R2和C3組成的充電回路，目的是讓超控用戶在釋放監(jiān)控信號時，有一個100毫秒左右的延遲釋放動作。

無線電超控器收信電路原理圖如圖6所見。

由電臺來得收信信號從Rx-IN端輸入，一路從L-Rx-OUT端直接輸出給普通用戶。另一路經(jīng)由C4、R7和C5、R8的高阻網(wǎng)絡提取信號分量，經(jīng)U4放大后由T1進行600Ω線路阻抗，從H-Rx-OUT端輸出給超控用戶，適當?shù)妮敵鲂盘枏姸扔蒖V1調(diào)整獲得。分量提取的高祖抗約為Rx-IN端600Ω線路阻抗的30倍，因此對電臺接收信號輸出到普通用戶帶來的接入損耗完成可以忽略不計。

由此可見，即便無線電超控器發(fā)生掉電異常，電臺的接收信號也能夠直通無阻地通過無線電超控器輸出到普通用戶端，而超控用戶因為電路失電無法收到任何信號。

2.3 無線電超控器

制作完成的無線電超控器母板如圖7所見。

制作完成的無線電超控器子板如圖8所見。

組裝好的無線電超控器如圖9所見。

2.4 無線電超控器測試情況：

信道失真：400～2000Hz≤3%

信道增益：0dB（Tx & Rx）

相鄰信道隔離：>40dB

PTT有效方式：輸入懸空時-5V，下地有效；輸出為繼電器下地

線路連接阻抗：600Ω平衡輸出

線路連接方式：RJ45

控制容量：8臺電臺可控

供電：交流220V

3 總結(jié)

在處置無線電超控器子板故障可以采用熱插拔方式，替換非常方便自如；維修過程也僅影響所檢修通道的超控用戶的使用，不會對普通用戶有任何影響，更不會對其它通道造成影響。無線電超控器在掉電極端故障情況下，僅影響超控用戶的使用，對普通用戶沒有任何影響。即使超控器恢復供電，對普通用戶的當前使用，也不會帶來任何中斷影響。

無線電超控器具有超控用戶和普通用戶兩種用戶級別，能滿足使用權(quán)限不同的用戶對同一航空管制通話頻率特情處置需求。譬如雙塔臺運行的機場，塔臺、終端管制異地分置且應用不同管制語音交換系統(tǒng)的環(huán)境，當需要處置特情時，應用無線電超控器可以輕松解決需求。

[責任編輯：王偉平]