RS主備機系統(tǒng)熱冗余切換原理及故障分析

張玉騏

0 引言

為了滿足日益增長的航班量的需求，提高機場甚高頻通信保障能力和可靠性，確保飛行安全，根據(jù)MH 4001.1-2006《甚高頻地空通信地面設備通用規(guī)范》，本場建設了共用天線的RS4200收發(fā)一體四信道甚高頻系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求主要設備主備熱冗余，主、備機在故障情況下能自動切換。冗余備份概念提供了最大的系統(tǒng)可靠性與有效性。

當需要使用備用電臺（主/備運行），可以從幾乎無中斷（<200 ms）地手動切換主動和被動電臺。操作者可以在任何時間去檢查備用電臺以確保其仍能運轉(zhuǎn)。如果出現(xiàn)問題，運轉(zhuǎn)仍可維持在適當?shù)念l率上，無需現(xiàn)場操作。

在主備1：1配置切換的冗余系統(tǒng)中，主備電臺通過一個Z2板相互連接起來，在故障時能夠進行主備無縫切換，并且一個受電臺控制的天線繼電器在主備切換時進行發(fā)天線的選擇。

1 本場系統(tǒng)介紹

本場建設的RS4200四信道收發(fā)一體甚高頻系統(tǒng)，此甚高頻系統(tǒng)由4信道1：1主備用RS XU4200收發(fā)信機組成。切換可以自動進行，用于切換的信號通過Z2板連接主備機。

本場四信道收發(fā)一體發(fā)射接收系統(tǒng)根據(jù)以下基本設計標準進行配置：

具體來說，此甚高頻系統(tǒng)收發(fā)信機以及濾波器相關的組件安裝在1個19英寸機柜中，所有共用系統(tǒng)甚高頻收發(fā)信機以及相關的接線在機柜中集成。系統(tǒng)由1個機柜組成，機柜中安裝8臺收發(fā)信機，為1+1主備配置。機柜中還安裝8臺雙腔濾波器，包括4臺發(fā)射雙腔濾波器，4臺接收雙腔濾波器。每4臺濾波器通過合路組成一組，對應4個信道。

機柜中包含了電臺安裝的軌道，以及所有的電源線，音頻與控制線。電臺音頻與控制線只需要連接到機柜后部的KRONE接線板上便可工作。而且接線配置非常靈活，所有接線配置可以通過機柜內(nèi)部的KRONE接線板完成。接線板可以選擇主備機信號以兩路獨立方式輸出，或者以兩路并聯(lián)方式輸出。

設備的VHF話音和控制信號能夠通過傳輸設備分別連接錄音系統(tǒng)、遙控單元和內(nèi)話系統(tǒng)，在機柜內(nèi)部的背板上，每個信道提供兩個標準科隆卡線單元，這些卡線單元內(nèi)部已做好了阻抗匹配與音頻分配，可以連接到錄音系統(tǒng)，遙控單元和內(nèi)話系統(tǒng)。

從甚高頻系統(tǒng)連接到其他系統(tǒng)，每個信道需要四對線，兩對音頻線，一對PTT線，一對SQL線。這些接線都是標準E&M信令，可以兼容任何模擬音頻系統(tǒng)，例如內(nèi)話，遙控單元與錄音系統(tǒng)。由于遙控單元與內(nèi)話系統(tǒng)的阻抗是標準的600 Ohm阻抗，甚高頻系統(tǒng)連接時不用考慮阻抗匹配問題。

2 案例分析

下面以一宗案例分析說明RS 4200電臺主備機系統(tǒng)熱冗余切換原理

故障現(xiàn)象：

在本場季維護過程中，將主用機由I號機切換為II號機后發(fā)現(xiàn)，I號機LCD屏顯示 “INACT ”字樣，而II號機顯示屏在“ACT”和“INACT”間不斷變換。

故障原因分析：

I號機LCD屏顯示代表備用在狀態(tài)的“INACT ”字樣，而II號機顯示屏在“ACT”和“INACT”間不斷變換，表示II號機在主備用狀態(tài)間不斷變換。

原理：

在RS 4200電臺上有一對主備機切換控制信號，TEST_OC和*OFF信號（XU 4200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，TEST_OC為主動變化的控制信號，當電臺為主用狀態(tài)時，電臺通過TEST_OC引腳給備機的*OFF引腳一個低電平，備機*OFF為低電平時電臺將保持備用狀態(tài)；當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)，同時原備機的TEST_OC引腳給原主機的*OFF引腳一個低電平，進一步抑制其為備用狀態(tài)。

但是由于本場的RS 4200四信道一體機第四信道I號機的X5口內(nèi)部電路故障，其TEST_OC引腳給出的電壓在低電平和開路電平間不斷切換，使得II號機的*OFF口接收的信號在開路和接地之間頻繁跳變，導致II號機對自身主備狀態(tài)判斷發(fā)生不斷變換，故在顯示ACT和INACT時頻繁跳變。

補充：

在排故過程中，機務員嘗試將Z2板的7、8號撥碼挑開，使得I、II號機發(fā)模塊間的TEST_OC和*OFF交叉線斷開。此時發(fā)現(xiàn)可以實現(xiàn)主備機之間的切換。其原因為本場配置的收發(fā)一體四信道的每個信道的I、II號收發(fā)一體機的收發(fā)模塊之間各有一對交叉連接的TEST_OC和*OFF信號，當斷開存在故障的發(fā)模塊之間的連接時，避免了主備狀態(tài)切換的矛盾，正常工作的收模塊使得可以實現(xiàn)主備機切換。

結(jié)論：

當出現(xiàn)此類故障而缺少備件時，可以斷開發(fā)模塊或者收模塊間Z2板的7、8號撥碼，可以實現(xiàn)主備機的正常切換。

由于電臺使用模塊化概念組裝而成，模塊內(nèi)電路板精細復雜，無法實現(xiàn)故障元件的更換，故更換整個模塊以修復故障。

[責任編輯：朱麗娜]