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(jī)場都進(jìn)行了跑道增建。相應(yīng)的，如何提高對這類大流量機(jī)場的近場和道面范圍的航空器的安全管控，就成為一個(gè)迫切需要解決的問題。

無線電超控是多跑道機(jī)場實(shí)施獨(dú)立進(jìn)近的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，超控器的設(shè)置、超控方法都至關(guān)重要。

無線電超控器是應(yīng)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(tái)甚高頻設(shè)備的線路選通控制器，適用于超控用戶和普通用戶應(yīng)用沒有互連的空管語音交換系統(tǒng)的場所，在航空器進(jìn)近和降落階段出現(xiàn)特情需要處置時(shí)，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(yīng)急指揮受管控的航空器規(guī)避險(xiǎn)情。

1 用戶與甚高頻電臺(tái)的連接現(xiàn)狀

1.1 通過遙控盒與甚高頻電臺(tái)直連

甚高頻電臺(tái)是民航最重要且應(yīng)用廣泛的無線電電臺(tái)。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(jìn)行地面管制人員和機(jī)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(yuǎn)地控制電臺(tái)最簡便有效的方法，只要兩地相距不遠(yuǎn)，通過有3對線的銅芯線纜就能實(shí)現(xiàn)甚高頻電臺(tái)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(tái)時(shí)作為選配設(shè)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(tái)互連

通過空管語音交換系統(tǒng)遠(yuǎn)地控制甚高頻電臺(tái)是大、中型機(jī)場塔臺(tái)最常見的設(shè)備互連方法。此時(shí)，空管語音交換系統(tǒng)和電臺(tái)之間要么是通過多股線纜，要么是傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)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(shí)，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(shè)備的互連時(shí)，E&M信令可以直接連接。但傳輸設(shè)備與電臺(tái)連接時(shí)，大部分傳輸設(shè)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?？展苷Z音交換系統(tǒng)在系統(tǒng)內(nèi)部已將電臺(tái)的鍵控、話音等組合成適合與傳輸設(shè)備互連的數(shù)據(jù)流，經(jīng)傳輸設(shè)備的傳輸?shù)竭_(dá)電臺(tái)站點(diǎn)的PCM設(shè)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(shí)現(xiàn)與相應(yīng)的電臺(tái)連接。數(shù)據(jù)流反向亦然。此時(shí)所用的PCM設(shè)備為管制語音交換系統(tǒng)配套專用設(shè)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(tái)連接。

2 無線電超控

由前一節(jié)“用戶與甚高頻電臺(tái)的連接現(xiàn)狀”分析可知，要想實(shí)現(xiàn)異地不同用戶實(shí)現(xiàn)對同一電臺(tái)的使用控制，僅限于圖1與圖2所述及的連接方式。這是因?yàn)橛脩羰峭ㄟ^線架后再進(jìn)行用戶與電臺(tái)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(shí)現(xiàn)不同用戶與電臺(tái)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(shè)計(jì)考慮

2.1.1 滿足特情處置時(shí)的切換需求

無線電超控器是應(yīng)航空管制用戶在特情處置時(shí)，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(yīng)急指揮受管控的航空器規(guī)避險(xiǎn)情。在平常，超控器不起作用，滿足普通用戶與電臺(tái)的正常連接。

2.1.2 風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避需求

無線電超控器在發(fā)生掉電故障時(shí)，只能影響到超控的使用，而對普通用戶不應(yīng)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(fù)責(zé)控制線路切換的電子元器件應(yīng)該集中在一起，以便于形成母板、子板互補(bǔ)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。

2.1.4 電臺(tái)接收信號的再分配

超控用戶和普通用戶在控制電臺(tái)發(fā)射信號時(shí)，是獨(dú)立占用電臺(tái)的，不存在線路和信號的共享。但是兩個(gè)用戶在連接電臺(tái)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(huì)相互影響，而且原來的信號強(qiáng)度將衰減一半。用無源阻抗分配網(wǎng)絡(luò)對信號進(jìn)行拆分，雖然避免了相互的影響，分出來的信號強(qiáng)度比原有的一半還小。用有源分配網(wǎng)絡(luò)拆分信號，拆分的信號強(qiáng)度有保證，但也要考慮電子電路在掉電時(shí)給用戶帶來的無信號輸出風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 無線電超控器實(shí)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(jìn)行鍵控動(dòng)作指示，另一路直接J2-PTT繼電器的常閉觸點(diǎn)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(diǎn)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(jìn)行鍵控動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(tái)端。超控用戶因?yàn)槭щ姛o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(shí)，有一個(gè)100毫秒左右的延遲釋放動(dòng)作。

無線電超控器收信電路原理圖如圖6所見。

由電臺(tái)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(luò)提取信號分量，經(jīng)U4放大后由T1進(jìn)行600Ω線路阻抗，從H-Rx-OUT端輸出給超控用戶，適當(dāng)?shù)妮敵鲂盘枏?qiáng)度由RV1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(tái)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(jì)。

由此可見，即便無線電超控器發(fā)生掉電異常，電臺(tái)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?yàn)殡娐肥щ姛o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(shí)-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(tái)電臺(tái)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(huì)對普通用戶有任何影響，更不會(huì)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(fù)供電，對普通用戶的當(dāng)前使用，也不會(huì)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(tái)運(yùn)行的機(jī)場，塔臺(tái)、終端管制異地分置且應(yīng)用不同管制語音交換系統(tǒng)的環(huán)境，當(dāng)需要處置特情時(shí)，應(yīng)用無線電超控器可以輕松解決需求。

[責(zé)任編輯：王偉平]