RS主备机系统热冗余切换原理及故障分析

张玉骐

0 引言

为了满足日益增长的航班量的需求，提高机场甚高频通信保障能力和可靠性，确保飞行安全，根据MH 4001.1-2006《甚高频地空通信地面设备通用规范》，本场建设了共用天线的RS4200收发一体四信道甚高频系统，该系统要求主要设备主备热冗余，主、备机在故障情况下能自动切换。冗余备份概念提供了最大的系统可靠性与有效性。

当需要使用备用电台（主/备运行），可以从几乎无中断（<200 ms）地手动切换主动和被动电台。操作者可以在任何时间去检查备用电台以确保其仍能运转。如果出现问题，运转仍可维持在适当的频率上，无需现场操作。

在主备1：1配置切换的冗余系统中，主备电台通过一个Z2板相互连接起来，在故障时能够进行主备无缝切换，并且一个受电台控制的天线继电器在主备切换时进行发天线的选择。

1 本场系统介绍

本场建设的RS4200四信道收发一体甚高频系统，此甚高频系统由4信道1：1主备用RS XU4200收发信机组成。切换可以自动进行，用于切换的信号通过Z2板连接主备机。

本场四信道收发一体发射接收系统根据以下基本设计标准进行配置：

具体来说，此甚高频系统收发信机以及滤波器相关的组件安装在1个19英寸机柜中，所有共用系统甚高频收发信机以及相关的接线在机柜中集成。系统由1个机柜组成，机柜中安装8台收发信机，为1+1主备配置。机柜中还安装8台双腔滤波器，包括4台发射双腔滤波器，4台接收双腔滤波器。每4台滤波器通过合路组成一组，对应4个信道。

机柜中包含了电台安装的轨道，以及所有的电源线，音频与控制线。电台音频与控制线只需要连接到机柜后部的KRONE接线板上便可工作。而且接线配置非常灵活，所有接线配置可以通过机柜内部的KRONE接线板完成。接线板可以选择主备机信号以两路独立方式输出，或者以两路并联方式输出。

设备的VHF话音和控制信号能够通过传输设备分别连接录音系统、遥控单元和内话系统，在机柜内部的背板上，每个信道提供两个标准科隆卡线单元，这些卡线单元内部已做好了阻抗匹配与音频分配，可以连接到录音系统，遥控单元和内话系统。

从甚高频系统连接到其他系统，每个信道需要四对线，两对音频线，一对PTT线，一对SQL线。这些接线都是标准E&M信令，可以兼容任何模拟音频系统，例如内话，遥控单元与录音系统。由于遥控单元与内话系统的阻抗是标准的600 Ohm阻抗，甚高频系统连接时不用考虑阻抗匹配问题。

2 案例分析

下面以一宗案例分析说明RS 4200电台主备机系统热冗余切换原理

故障现象：

在本场季维护过程中，将主用机由I号机切换为II号机后发现，I号机LCD屏显示 “INACT ”字样，而II号机显示屏在“ACT”和“INACT”间不断变换。

故障原因分析：

I号机LCD屏显示代表备用在状态的“INACT ”字样，而II号机显示屏在“ACT”和“INACT”间不断变换，表示II号机在主备用状态间不断变换。

原理：

在RS 4200电台上有一对主备机切换控制信号，TEST_OC和*OFF信号（XU 4200上为X5.4、X5.7和X10.4、X10.7），主备电台之间TEST_OC和*OFF信号通过信号线交叉连接，TEST_OC为主动变化的控制信号，当电台为主用状态时，电台通过TEST_OC引脚给备机的*OFF引脚一个低电平，备机*OFF为低电平时电台将保持备用状态；当主用电台切换到备用状态或者故障时，其TEST_OC引脚将给出一个开路信号，备机的*OFF引脚收到此信号后电台变为主用状态，同时原备机的TEST_OC引脚给原主机的*OFF引脚一个低电平，进一步抑制其为备用状态。

但是由于本场的RS 4200四信道一体机第四信道I号机的X5口内部电路故障，其TEST_OC引脚给出的电压在低电平和开路电平间不断切换，使得II号机的*OFF口接收的信号在开路和接地之间频繁跳变，导致II号机对自身主备状态判断发生不断变换，故在显示ACT和INACT时频繁跳变。

补充：

在排故过程中，机务员尝试将Z2板的7、8号拨码挑开，使得I、II号机发模块间的TEST_OC和*OFF交叉线断开。此时发现可以实现主备机之间的切换。其原因为本场配置的收发一体四信道的每个信道的I、II号收发一体机的收发模块之间各有一对交叉连接的TEST_OC和*OFF信号，当断开存在故障的发模块之间的连接时，避免了主备状态切换的矛盾，正常工作的收模块使得可以实现主备机切换。

结论：

当出现此类故障而缺少備件时，可以断开发模块或者收模块间Z2板的7、8号拨码，可以实现主备机的正常切换。

由于电台使用模块化概念组装而成，模块内电路板精细复杂，无法实现故障元件的更换，故更换整个模块以修复故障。

[责任编辑：朱丽娜]