专利名称：船用自动识别系统开关电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及船用自动识别系统(AIS)的开关电路，尤其适宜射频信号的收发频繁开 关场合。
背景技术：
AIS (Automatic Identification System)是一种船舶导航系统。它由岸基(基站) 设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电 子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。近几年以来国际海事组织(頂0)、国际 航标协会(IALA)、国际电信联盟(ITU)共同的研究选择的船舶必须安装的设备之一。 以前船舶导航用的是VTS，是一种集雷达、通信、导航、计算机数据处理和显示 于一体的高科技系统,是一种以雷达为主要侦察手段的一种通信方式。AIS相对于VTS能 增强船舶的识别能力。对本船船位、本船航向、本船对地航速等数据，雷达获得的是历 史航迹的平均值，AIS获得的是瞬时数据，因此，AIS精度高于雷达精度。雷达只能获得船 舶的动态信息，当两船交叉会遇或船舶密度较大的区域经常出现标号交换或跟踪丢失现 象；而AIS传输的信息不仅包括船舶的动态信息，而且还有静态信息,所以AIS在处理数 据方面更有优势。
AIS的通用工作频率VHF87/88频道。AIS1: 161.975MHz， AIS2: 162.025 MHz。 工作频段156. 025 162. 025MHz。频带宽度25 KHz或12. 5 KHz。发射功率5/25W
(20 nmile有效)。工作模式0SI (Open System Interconnection)。调制方式GMSK/FM。 数据编码方式NRZI。传输数率9.6 kb/s。访问协议TDMA。影像规则HDLC。 取决于船只速度和航向的变化，AIS信息更新率最快为2S。
目前，从国际上来看，AIS系统逐渐成熟；从国内情况来看，AIS停留在小批量阶段， 技术还很不成熟。在AIS的开关电路方面，主要为三种方案。 一种为高频继电器方式， 主要缺点是可靠性和耐久性较差； 一种双工器技术，主要用在收发频率不同的场合；一 种为PIN管技术，控制采用双电源，通常结构复杂。
本发明采用PIN管技术，实践中取得了良好的效果。由此设计的AIS系统开关价格 低廉，收发切换迅速，安全可靠，波形失真小。
发明内容
本发明的目的是提出一种船用自动识别系统开关电路的设计。尤其是提出在此射 频段频繁开关，具有较小正向插入损耗和较大隔离度的开关电路。
本发明的技术解决方案是船用自动识别系统开关电路的设置方法，用于高频无线 接收电路和发射电路与天线的连接电路，由多个PIN管及其附属电路构成，包括连接接 收电路和发射电路的开关电路构成，两个开关电路的输出共同连接一个天线，在接收电
路和天线之间构成接收开关电路，在发射电路和天线之间构成发射开关电路；由MCU
控制信号连接接收开关与发射开关电路的控制端，单电源即可实现接受和发射的转换。
所述发射电路与天线之间起码串联两相同极性连接的PIN管，且PIN管的正极在天线一端，由MCU输出的发射电路控制端接在PIN管的正极一端；再连接一极性相反的 PIN管连接接收电路；
所述接收电路与天线之间起码串联两相同极性连接的PIN管，且PIN管的正极在天 线一端，由MCU输出的接收电路控制端接在PIN管的正极一端；再连接一极性相反的 PIN管连接发射电路；
当处于发射状态时，MCU控制端输出为高电平，故发射电路与天线之间起码串联两 相同极性连接的PIN管处于导通状态，极性相反的PIN管处于截止状态。此时发射电路 (功放电路)输出的Transmit端的射频信号可直接到达天线，并具有很小的插入损耗。
当处于接收状态时，MCU控制的发射控制端为低电平，上述接收控制端RXO为高 电平，故射电路与天线之间起码串联两相同极性连接的PIN管处于截止状态，极性相反 的PIN管处于导通状态。正常情况下，此时功放没有输出，万一存在失控情况，此时功 放输出的Transmit端的射频信号也无法到达天线，并具有很大的隔离度。串联两相同极 性一个击穿的情况下，电路依然可以正常工作。
当处于接收状态时，MCU输出的接收电路控制端接在PIN管的正极一端RXO为高 电平，接收电路与天线之间起码串联两相同极性连接的PIN管处于导通状态，连接发射 电路的极性相反的PIN管处于截止状态。此时天线端的信号将到达Receive接收端，此 吋功放没有输出，万一存在失控情况，旁路的PIN管就会起作用，接收依然不会被损坏。
MCU输出的发射电路控制端和发射电路控制端串联一只正向连接PIN管。
在发射时，发射至天线的开关导通，接收至天线的开关关闭，这样射频信弓尽可能 传输至天线发射出去，同时泄露至接收端的信号足够小；反之，接收时，发射至天线的 开关关闭，接收至天线的开关导通，天线至接收端的信号就可以顺利接收，同时发射端 射频信号泄露至接收端的信号足够小。
本发明的有益效果是尤其采用多组PIN管组成的开关电路，不仅可以满足发射端 足够的功率通断，而且即使在控制信号失控的前提下，依然可以保证接收电路不被过大 的信号损坏。本发明具有较小正向插入损耗和较大隔离度。由于采用的射频电子开关， 可以适用于很宽的频率范围和高频率的开关。克服了高频继电器电路在高频率使用时的 寿命问题，采用了单电源控制的设计，克服了电路复杂等问题。
本发明特点还包括船用自动识别系统高频无线发射电路输出功率最高可达25W;
在海事频率范围内可以直接使用，无需修改；可适合此调制频率下的各种信号源；在部
分PIN管损坏时，依然可以工作；在控制信号失控时，不会导致接收端损坏；体积小， 低生产成本。PIN管是PIN 二极管，在P型和N型接触区之间有一极小的掺杂I区，这 种二极管是一种低失真的偏流控制电阻器，且具有良好的线性性能，PIN管在反偏下， 对射频微波等有很高的阻抗，在通以适当的正向电流时，又显示很低的阻抗，其开关速 度快。
图1是本发明发射部分开关电路图 图2是本发明接收部分开关电路图
具体实施例方式
开关主要由发射和接收两部分构成。电路主要采用高频工作的多个PIN管，在MCU 控制下实现收发的频繁开关。
1. 发射开关电路
图1中D9， DIO， D28为PIN管，D29为普通二极管，当处于发射状态时，MCU控 制的TXO为高电平，故D9， D28处于导通状态，D10处于截止状态。此时功放输出的 Transmit端的射频信号可直接到达天线，并具有很小的插入损耗。当处于接收状态时， MCU控制的TX0为低电平，RX0为高电平，故D9， D28处于截止状态，D10处于导 通状态。正常情况下，此时功放没有输出，万一存在失控情况，此时功放输出的Transmit 端的射频信号也无法到达天线，并具有很大的隔离度。不仅如此，在D9， D28有一个 击穿的情况下，电路依然可以正常工作。
2. 接收开关电路
图2中D12， D18， D27为PIN管。当处于接收状态时，MCU控制的TX0为低电平， RX0为高电平，故D12处于截止状态，D18， D27处于导通状态。正常情况下，此时天 线端的信号将到达Receive接收端，此时功放没有输出，万一存在失控情况，D16， D17 存在一定的旁路作用。当处于发射状态时，MCU控制的TXO为高电平，故D12处于导 通状态，D18， D27处于截止状态。此时功放输出的transmit端的射频信号可直接到达天 线，并具有很小的插入损耗，但射频功率信号不会进入接收端。即使存在失控的情况， 或者D18， D27之一存在击穿损坏，D12， D21也会导通，电路依然可以正常工作。
权利要求
1、船用自动识别系统开关电路的设置方法，用于高频无线接收电路和发射电路与天线的连接电路，其特征是包括连接接收电路和发射电路的开关电路构成，两个开关电路的输出共同连接一个天线，在接收电路和天线之间构成接收开关电路，在发射电路和天线之间构成发射开关电路；由MCU控制信号连接接收开关与发射开关电路的控制端；所述发射电路与天线之间起码串联两相同极性连接的PIN管，且PIN管的正极在天线一端，由MCU输出的发射电路控制端接在PIN管的正极一端；再连接一极性相反的PIN管连接接收电路；所述接收电路与天线之间起码串联两相同极性连接的PIN管，且PIN管的正极在天线一端，由MCU输出的接收电路控制端接在PIN管的正极一端；再连接一极性相反的PIN管连接发射电路。
2、 根据权利要求1所述的船用自动识别系统开关电路的设置方法，其特征是 MCU输出的发射电路控制端和发射电路控制端串联一只正向连接PIN管。
3、 根据权利要求l所述的船用自动识别系统开关电路的设置方法，其特征是接 收开关电路主要有3只PIN管组成，另有9只辅助PIN管。
4、 根据权利要求l所述的船用自动识别系统开关电路的设置方法，其特征是接 收和控制信号均为单电源供电。
全文摘要
船用自动识别系统开关电路，用于高频无线接收电路和发射电路与天线的连接电路，包括连接接收电路和发射电路的开关电路构成，两个开关电路的输出共同连接一个天线，在接收电路和天线之间构成接收开关电路，在发射电路和天线之间构成发射开关电路；由MCU控制信号连接接收开关与发射开关电路的控制端；所述发射电路与天线之间起码串联两相同极性连接的PIN管，且PIN管的正极在天线一端，由MCU输出控制端接在PIN管的正极一端；再连接一极性相反的PIN管连接接收电路；所述接收电路与天线之间起码串联两相同极性连接的PIN管，且PIN管的正极在天线一端，由MCU输出的控制端接在PIN管的正极一端；适用于很宽的频率范围和高频率的开关。
文档编号H03K17/94GK101465639SQ20081024261
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年12月29日
发明者刘先昆, 徐健健, 纪圣谋 申请人:南京大学