RS主備機(jī)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(zhǎng)的航班量的需求，提高機(jī)場(chǎng)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(shè)備通用規(guī)范》，本場(chǎng)建設(shè)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(shè)備主備熱冗余，主、備機(jī)在故障情況下能自動(dòng)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(dāng)需要使用備用電臺(tái)（主/備運(yùn)行），可以從幾乎無中斷（<200 ms）地手動(dòng)切換主動(dòng)和被動(dòng)電臺(tái)。操作者可以在任何時(shí)間去檢查備用電臺(tái)以確保其仍能運(yùn)轉(zhuǎn)。如果出現(xiàn)問題，運(yùn)轉(zhuǎn)仍可維持在適當(dāng)?shù)念l率上，無需現(xiàn)場(chǎng)操作。

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

1 本場(chǎng)系統(tǒng)介紹

本場(chǎng)建設(shè)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(jī)組成。切換可以自動(dòng)進(jìn)行，用于切換的信號(hào)通過Z2板連接主備機(jī)。

本場(chǎng)四信道收發(fā)一體發(fā)射接收系統(tǒng)根據(jù)以下基本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置：

具體來說，此甚高頻系統(tǒng)收發(fā)信機(jī)以及濾波器相關(guān)的組件安裝在1個(gè)19英寸機(jī)柜中，所有共用系統(tǒng)甚高頻收發(fā)信機(jī)以及相關(guān)的接線在機(jī)柜中集成。系統(tǒng)由1個(gè)機(jī)柜組成，機(jī)柜中安裝8臺(tái)收發(fā)信機(jī)，為1+1主備配置。機(jī)柜中還安裝8臺(tái)雙腔濾波器，包括4臺(tái)發(fā)射雙腔濾波器，4臺(tái)接收雙腔濾波器。每4臺(tái)濾波器通過合路組成一組，對(duì)應(yīng)4個(gè)信道。

機(jī)柜中包含了電臺(tái)安裝的軌道，以及所有的電源線，音頻與控制線。電臺(tái)音頻與控制線只需要連接到機(jī)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(jī)柜內(nèi)部的KRONE接線板完成。接線板可以選擇主備機(jī)信號(hào)以兩路獨(dú)立方式輸出，或者以兩路并聯(lián)方式輸出。

設(shè)備的VHF話音和控制信號(hào)能夠通過傳輸設(shè)備分別連接錄音系統(tǒng)、遙控單元和內(nèi)話系統(tǒng)，在機(jī)柜內(nèi)部的背板上，每個(gè)信道提供兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)信道需要四對(duì)線，兩對(duì)音頻線，一對(duì)PTT線，一對(duì)SQL線。這些接線都是標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的600 Ohm阻抗，甚高頻系統(tǒng)連接時(shí)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(tái)主備機(jī)系統(tǒng)熱冗余切換原理

故障現(xiàn)象：

在本場(chǎng)季維護(hù)過程中，將主用機(jī)由I號(hào)機(jī)切換為II號(hào)機(jī)后發(fā)現(xiàn)，I號(hào)機(jī)LCD屏顯示 “INACT ”字樣，而II號(hào)機(jī)顯示屏在“ACT”和“INACT”間不斷變換。

故障原因分析：

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

原理：

在RS 4200電臺(tái)上有一對(duì)主備機(jī)切換控制信號(hào)，TEST_OC和*OFF信號(hào)（XU 4200上為X5.4、X5.7和X10.4、X10.7），主備電臺(tái)之間TEST_OC和*OFF信號(hào)通過信號(hào)線交叉連接，TEST_OC為主動(dòng)變化的控制信號(hào)，當(dāng)電臺(tái)為主用狀態(tài)時(shí)，電臺(tái)通過TEST_OC引腳給備機(jī)的*OFF引腳一個(gè)低電平，備機(jī)*OFF為低電平時(shí)電臺(tái)將保持備用狀態(tài)；當(dāng)主用電臺(tái)切換到備用狀態(tài)或者故障時(shí)，其TEST_OC引腳將給出一個(gè)開路信號(hào)，備機(jī)的*OFF引腳收到此信號(hào)后電臺(tái)變?yōu)橹饔脿顟B(tài)，同時(shí)原備機(jī)的TEST_OC引腳給原主機(jī)的*OFF引腳一個(gè)低電平，進(jìn)一步抑制其為備用狀態(tài)。

但是由于本場(chǎng)的RS 4200四信道一體機(jī)第四信道I號(hào)機(jī)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(hào)機(jī)的*OFF口接收的信號(hào)在開路和接地之間頻繁跳變，導(dǎo)致II號(hào)機(jī)對(duì)自身主備狀態(tài)判斷發(fā)生不斷變換，故在顯示ACT和INACT時(shí)頻繁跳變。

補(bǔ)充：

在排故過程中，機(jī)務(wù)員嘗試將Z2板的7、8號(hào)撥碼挑開，使得I、II號(hào)機(jī)發(fā)模塊間的TEST_OC和*OFF交叉線斷開。此時(shí)發(fā)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)主備機(jī)之間的切換。其原因?yàn)楸緢?chǎng)配置的收發(fā)一體四信道的每個(gè)信道的I、II號(hào)收發(fā)一體機(jī)的收發(fā)模塊之間各有一對(duì)交叉連接的TEST_OC和*OFF信號(hào)，當(dāng)斷開存在故障的發(fā)模塊之間的連接時(shí)，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(shí)現(xiàn)主備機(jī)切換。

結(jié)論：

當(dāng)出現(xiàn)此類故障而缺少備件時(shí)，可以斷開發(fā)模塊或者收模塊間Z2板的7、8號(hào)撥碼，可以實(shí)現(xiàn)主備機(jī)的正常切換。

由于電臺(tái)使用模塊化概念組裝而成，模塊內(nèi)電路板精細(xì)復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)故障元件的更換，故更換整個(gè)模塊以修復(fù)故障。

[責(zé)任編輯：朱麗娜]