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(chǎng)都進(jìn)行了跑道增建。相應(yīng)的，如何提高對(duì)這類大流量機(jī)場(chǎng)的近場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(jiǎn)便有效的方法，只要兩地相距不遠(yuǎn)，通過有3對(duì)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(chǎng)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(cè)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(hào)和話音信號(hào)，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(duì)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(duì)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(hào)的再分配

超控用戶和普通用戶在控制電臺(tái)發(fā)射信號(hào)時(shí)，是獨(dú)立占用電臺(tái)的，不存在線路和信號(hào)的共享。但是兩個(gè)用戶在連接電臺(tái)的接收信號(hào)，需要先把信號(hào)一分為二。并線，是最簡(jiǎn)單的分信號(hào)法，但會(huì)相互影響，而且原來的信號(hào)強(qiáng)度將衰減一半。用無源阻抗分配網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行拆分，雖然避免了相互的影響，分出來的信號(hào)強(qiáng)度比原有的一半還小。用有源分配網(wǎng)絡(luò)拆分信號(hào)，拆分的信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)和音頻信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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?hào)強(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(duì)電臺(tái)接收信號(hào)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(hào)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(hào)。

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(cè)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(duì)普通用戶有任何影響，更不會(huì)對(duì)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(duì)普通用戶沒有任何影響。即使超控器恢復(fù)供電，對(duì)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(jí)別，能滿足使用權(quán)限不同的用戶對(duì)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(chǎng)，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]