一种作为ais设备的功能增强装置及实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及B类AIS设备，特别涉及一种作为AIS设备的功能增强装置及实现方法。
【背景技术】
[0002]随着人类向海洋进军脚步的加快，海上交通设备在不断增加，海事AIS设备为提高海事信息管理、保障船舶安全等方面提供了强有力的支持。但传统的AIS设备只是基于海上航行船舶避免碰撞功能设计，属于近距离无线通信，发射功率只有3W，接收灵敏度在-107dBm?-115dBm之间(不同厂家的AIS设备有所差异)，因此通信距离大多在十海里左右。随着船舶的更新换代，船速提高了，海上船只数量也在增加，于是广大AIS设备用户提出增加通信距离的要求。
【发明内容】
[0003]鉴于现有技术的状况及用户要求，本发明提供了一种作为AIS设备的功能增强装置及实现方法，使得通信距离至少提高40%。
[0004]本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是:一种作为AIS设备的功能增强装置，其特征在于:包括功率放大单元、低噪声放大器、射频开关1、射频开关I1、检波器、比较器、功放控制开关、低通滤波器、带通滤波器、衰减器，所述射频开关I 一路依次通过衰减器、功率放大单元、低噪声放大器、与射频开关II 一路连接，比较器分别与功放控制开关及检波器的一端连接，功放控制开关及检波器另一端分别与功率放大单元连接，所述射频开关II另一路依次通过带通滤波器、低噪声放大器与射频开关I另一路连接。
[0005]—种作为AIS设备的功能增强装置实现方法，其特征在于:AIS设备发射时，射频开关I切换到发射通道，功放控制开关被打开，功率放大单元加偏置电压，AIS设备的发射信号依次经过射频开关1、衰减器、功率放大单元、低通滤波器、射频开关II送到天线端口，由检波器、比较器、功放控制开关组成的电路完成发射功率自动控制；由于AIS设备发射功率为3W，本装置功率放大单元的最大输入功率为100mW，故需要对AIS设备过来的发射功率进行衰减，本装置的衰减器衰减值为15dB，到达功率放大单元输入端的功率为60mW左右，功率放大单元的输出为15W，之后的低通滤波器和射频开关II的插损为ldB，到达天线端口的功率为12W，检波器对功率放大单元的输出取样检波，检波电平送比较器，与预设的功率电平值进行比较，得出的误差电压送功率放大单元的偏置端，以调整输出功率，实现功率自动控制的目的；
AIS设备接收时，射频开关II切换到接收通道，此时功率放大单元被关闭，天线端口接收的信号依次经过射频开关I1、带通滤波器、低噪声放大器、射频开关I送到与AIS设备相连的射频端口；
带通滤波器有低的插损，典型值ldB，较高的带外抑制，可以滤除带外强信号对AIS设备接收部分的干扰，低噪声放大器在AIS频段有ISdB的增益，这样天线端接收的AIS信号通过本装置的接收通道就有了 16dB的增益，而噪声系数小于2dB，这样的接收信号送AIS设备，能够明显提尚接收灵敏度；
本装置功率放大单元的型号为:RA13H1317M，低噪声放大器的型号为:MGA_62563。
[0006]本发明的有益效果是:可以把AIS发射机的发射功率由原来的3W提升到12W，把AIS接收机的灵敏度由原来的_115dBm提升到_118dBm，通信距离至少提高40%。
【附图说明】
[0007]图1为本发明的整体连接框图；
图2为本发明的发射状态框图；
图3为本发明的接收状态框图。
【具体实施方式】
[0008]如图1所示，一种作为AIS设备(船舶自动识别系统)的功能增强装置，包括功率放大单元、低噪声放大器、射频开关1、射频开关I1、检波器、比较器、功放控制开关、低通滤波器、带通滤波器、衰减器。
[0009]射频开关I 一路依次通过衰减器、功率放大单元、低噪声放大器、与射频开关II 一路连接，比较器分别与功放控制开关及检波器的一端连接，功放控制开关及检波器另一端分别与功率放大单元连接，射频开关II另一路依次通过带通滤波器、低噪声放大器与射频开关I另一路连接。
[0010]—种作为AIS设备的功能增强装置实现方法，AIS设备发射时，如图2所示，射频开关I切换到发射通道，功放控制开关被打开，功率放大单元加偏置电压，AIS设备的发射信号依次经过射频开关1、衰减器、功率放大单元、低通滤波器、射频开关II送到天线端口，由检波器、比较器、功放控制开关组成的电路完成发射功率自动控制。
[0011]由于AIS设备发射功率为3W，本装置功率放大单元的最大输入功率为100mW，故需要对AIS设备过来的发射功率进行衰减，本装置的衰减器衰减值为15dB，到达功率放大单元输入端的功率为60mW左右，功率放大单元的输出约15W，之后的低通滤波器和射频开关II的插损约ldB，到达天线端口的功率约12W，检波器对功率放大单元的输出取样检波，检波电平送比较器，与预设的功率电平值进行比较，得出的误差电压送功率放大单元的偏置端，以调整输出功率，实现功率自动控制的目的。
[0012]AIS设备接收时，如图3所示，射频开关II切换到接收通道，此时功率放大单元被关闭，天线端口接收的信号依次经过射频开关I1、带通滤波器、低噪声放大器、射频开关I送到与AIS设备相连的射频端口。
[0013]带通滤波器有低的插损，典型值ldB，较高的带外抑制，可以滤除带外强信号对AIS设备接收部分的干扰，低噪声放大器在AIS频段有18dB的增益，这样天线端接收的AIS信号通过本装置的接收通道就有了约16dB的增益，而噪声系数小于2dB，这样的接收信号送AIS设备，能够明显提高接收灵敏度。
[0014]本装置功率放大单元的型号为:RA13H1317M，低噪声放大器的型号为:MGA-62563。
[0015]本装置通过由PIN二极管BAP65-03组成的射频开关I和射频开关II两个单刀双掷射频开关，把射频信号通路分为两路一发射通路和接收通路，两条通路的选择受控于AIS设备的收发控制，与AIS设备的收发同步，本装置的作用是提升AIS设备发射机的发射功率，功率增益约6dB ;放大天线的接收信号，对天线端口接收信号的增益约16dB。
[0016]本发明的所有电路安装于一块印制板上，电路板固定于铝制小盒内，射频输入输出插座采用穿墙式结构，通过法兰盘安装于小盒侧壁，插座的内导体直接焊接到印制板，收发控制、功率控制、电源等通过插座引出。
[0017]a.功率放大单元采用三菱公司的13W模块RD13H1317M，其主要特性为:
工作频率:135?175MHz
输入功率:50mW (最大10mW)
输出功率:13?20W 效率:40%
供电电压:12.5V。
[0018]b.低噪声放大器采用集成射频放大器MGA-62563，其主要特性为:
噪声:0.9dB
输出 IP3:32.9dBm增益:22dB
输出IdB压缩点:17.8dBm 截止工作频率:25GHz。
[0019]c.采用PIN 二极管BAP65-03组成的射频开关I和射频开关II，
PIN 二极管BAP65-03在无偏置电压的情况下，结电容小到0.65pF，可使开关在关断时具备高的隔离度，正偏压时的导通电阻可以小至0.35 Ω，因此当开关闭合时可以通过较大的射频功率而弓I入较小的插损。
[0020]d.米用射频功率检测电路，
要保证功率放大器输出功率的恒定，就要有功率自动控制电路(APC)。本案使用检波二极管BAS70-04搭建的峰值检波电路，实时检测功放的输出功率，得到与输出功率成正比的检波电压，与预设功率电平比较，得到误差电压，加到功率放大单元RAl3H1317M的控制极，达到自动控制功率的目的。
【主权项】
1.一种作为Ais设备的功能增强装置，其特征在于:包括功率放大单元、低噪声放大器、射频开关1、射频开关I1、检波器、比较器、功放控制开关、低通滤波器、带通滤波器、衰减器，所述射频开关I 一路依次通过衰减器、功率放大单元、低噪声放大器、与射频开关II一路连接，比较器分别与功放控制开关及检波器的一端连接，功放控制开关及检波器另一端分别与功率放大单元连接，所述射频开关II另一路依次通过带通滤波器、低噪声放大器与射频开关I另一路连接。2.一种作为AIS设备的功能增强装置实现方法，其特征在于:AIS设备发射时，射频开关I切换到发射通道，功放控制开关被打开，功率放大单元加偏置电压，AIS设备的发射信号依次经过射频开关1、衰减器、功率放大单元、低通滤波器、射频开关II送到天线端口，由检波器、比较器、功放控制开关组成的电路完成发射功率自动控制；由于AIS设备发射功率为3W，本装置功率放大单元的最大输入功率为lOOmW，故需要对AIS设备过来的发射功率进行衰减，本装置的衰减器衰减值为15dB，到达功率放大单元输入端的功率为60mW左右，功率放大单元的输出为15W，之后的低通滤波器和射频开关II的插损为ldB，到达天线端口的功率为12W，检波器对功率放大单元的输出取样检波，检波电平送比较器，与预设的功率电平值进行比较，得出的误差电压送功率放大单元的偏置端，以调整输出功率，实现功率自动控制的目的；AIS设备接收时，射频开关II切换到接收通道，此时功率放大单元被关闭，天线端口接收的信号依次经过射频开关I1、带通滤波器、低噪声放大器、射频开关I送到与AIS设备相连的射频端口 ；带通滤波器有低的插损，典型值ldB，较高的带外抑制，可以滤除带外强信号对AIS设备接收部分的干扰，低噪声放大器在AIS频段有ISdB的增益，这样天线端接收的AIS信号通过本装置的接收通道就有了 16dB的增益，而噪声系数小于2dB，这样的接收信号送AIS设备，能够明显提高接收灵敏度；本装置功率放大单元的型号为:RA13H1317M，低噪声放大器的型号为:MGA_62563。
【专利摘要】本发明涉及一种作为AIS设备的功能增强装置及实现方法。AIS设备的发射信号依次经过射频开关Ⅰ、衰减器、功率放大单元、低通滤波器、射频开关Ⅱ送到天线端口，由检波器、比较器、功放控制开关组成的电路完成发射功率自动控制；？AIS设备接收时，天线端口接收的信号依次经过射频开关Ⅱ、带通滤波器、低噪声放大器、射频开关Ⅰ送到与AIS设备相连的射频端口。本发明的有益效果是：可以把AIS发射机的发射功率由原来的3W提升到12W，把AIS接收机的灵敏度由原来的-115dBm提升到-118dBm，通信距离至少提高40%。
【IPC分类】H04B1/44
【公开号】CN105227208
【申请号】CN201510751685
【发明人】程树军, 赵云龙
【申请人】天津七一二通信广播有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年11月9日