专利名称：采用dds频率合成器的船载ais设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及船载AIS设备，特别涉及一种采用DDS频率合成器的船载AIS设备。
背景技术：
船载AIS设备是即船载自动识别系统。该系统是自航海雷达应用以来又一先进 的航海设备，作为一种船船、船岸间通讯及安全避碰手段，支持发展了雷达和船舶交通服 务(VTS)，增进了海上人命财产安全和航行安全。1980年国际海事助航与灯塔协会(简称 IALA)开始对船舶交通服务(VTS)系统上有关船舶识别、追踪等功能进行研究，国际电信联 盟——无线电(ITU-R)为满足该功能，提出了数字选择呼叫(DSC)应答系统，该系统因操 作性问题完全失败，而瑞典提出的AIS系统采用了时分多址(TDMA)技术，每分钟可以传送 2250个信号，传输速度可达到9600bps，不但满足了上述功能，而且提高了船舶预防碰撞的 可能性。该系统经国际海事组织(IMO)海上安全委员会第72届修正案认可，第73届会议 最终通过新修订的SOLAS公约第五章——航行安全，有关规定正式敲定。为使该系统尽可 能地满足下面操作需要，国际海事组织将该系统确定为AIS。AIS系统是海上移动VHF波段 采用TDMA技术交换数据的一种避碰系统，该系统在161. 975MHz和162. 025MHz的两个频点 即海上VHF87B/88B频道上收发信号，并合成全球定位系统、电罗经及自动舵、雷达、电子海 图等数据按需要在显示器上显示船位、动态等信息。现在的无线通信设备中，频率合成器的实现方案主要有两种锁相环频率合成器 (PLL)和直接数字频率合成器(DDS)。目前同类产品中频率合成器都以PLL(锁相环)频 率合成器技术实现，该种技术实现的频率合成器存在着集成度差，锁定时间长等缺点；其中 DDS实现的频率合成器具有工作频率范围宽、分别率高、转换时间快等优点；其最大的缺点 是杂散抑制性能差，因此很难满足无线通信设备性能指标的要求，不能得到广泛应用。AIS设备中，频率合成器电路方案是一项关键技术。在现有的船载AIS设备普遍采 用以PLL(锁相环)频率合成器，由于该种技术实现的频率合成器自身存在的缺点，尚不能 完全满足国际标准IEC-62287规定的AIS设备性能指标，因此设计具有工作频率范围宽、分 别率高、转换时间快和杂散抑制性能好的频率合成器的AIS设备，使其能完全满足国际标 准IEC-62287规定的AIS设备性能指标，具有广泛的研究空间。
发明内容鉴于该技术领域的情况，本实用新型的目的就是提供一种采用DDS频率合成器的 船载AIS设备，该设备将基于DDS技术实现的、工作频率范围宽、分别率高、转换时间快而且 杂散抑制性能好的频率合成器应用于AIS设备，使频率合成器既能满足工作在AIS系统要 求的156. 025MHz 162. 025MHz的频率范围，同时又使其宽带杂散抑制性能优于70dB。本实用新型是通过下述技术方案实现的一种采用DDS频率合成器的船载AIS设 备，包括接收机1、接收机2、发射机、基带控制电路和频率合成器，其特征是，所述DDS频率合成器主要由DDS芯片、两路LC带通滤波电路、稳压电源、温补晶振和单刀双置开关构成； 稳压电源输出端分别连接DDS芯片电源输入端、DDS芯片内核电压供电输入端和温补晶振 电路，温补晶振为DDS芯片提供参考时钟输入信号；DDS芯片的2路射频频率输出通道CH1、 CH2分别连接2路LC带通滤波器输入端，通道CHl连接的LC带通滤波器，其输出端连接到 接收机1本振接口，通道CH2连接的LC带通滤波器，其输出端连接单刀双掷开关，切换单刀 双掷开关于一侧，通道CH2信号接到接收机2本振接口，切换单刀双掷开关于另一侧，通道 CH2信号连接发射机激励信号接口。基带控制电路通过控制/数据接口对DDS核心芯片进行状态设置，并在发射状态 实现GMSK调制；DDS芯片的2路输出通道CH1、CH2在接收状态时分别输出2路本振频率信 号，通道CH2在发射状态输出发射激励信号。(1)在接收状态，从DDS频率合成器的输出端获得AIS设备中TDMA接收机的本振 信号；其低杂散输出频率范围为1 200MHz ；(2)在发射状态，从DDS频率合成器的输出获得作为AIS设备中TDMA发射机的射
频激励信号；(3)在发射状态，利用DDS频率合成器的输出，AIS设备可实现高斯滤波最小频移 键控(GMSK)，宽带杂散抑制优于70dB ；在AIS设备中，频率合成器电路方案是一项关键技术。以DDS技术实现的频率合 成器方案，即满足了 AIS系统156. 025MHz 162. 025MHz的频率范围，同时宽带杂散抑制优 于70dB，实现的AIS设备性能指标完全满足国际标准IEC-62287 ；该方案实现的频率合成器 提供AIS设备中TDMA接收机的本振信号和TDMA发射机的射频激励信号，使整机电路形式 简单，可靠性高，灵活实用，AIS设备性能指标更加稳定。
图1、采用DDS频率合成器的船载AIS设备电路结构图；并作为摘要附图；图2、DDS频率合成器电路结构图；图3、DDS频率合成器软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本实用新型本实用新型是一种采用DDS频率合成器的船载AIS设备。船载AIS设备中，频率 合成器采用DDS频率合成技术实现，该频率合成器实现方案相对PLL频率合成器方案具有 集成度高，锁定时间快等优点。DDS频率合成器与AIS设备的TDMA接收机、TDMA发射机电 路、基带控制电路的连接关系；如图1 3所示，DDS频率合成器与系统共有四处接口。接 口中，本振信号接口 1、本振信号接口 2是DDS频率合成器为设备的接收电路提供的混频本 振信号接口 ；发射激励信号接口 3是DDS频率合成器为设备的发射机电路提供的发射激励 信号接口 ；AIS设备中的基带控制电路通过数据控制接口 4实现对DDS核心芯片的状态控 制，同时实现发射状态的GMSK调制。在本实施例中，核心元件采用Analog Devices公司的双同步DDS通道芯片 AD9958。该芯片的内部系统时钟可高达500MHz，具有2路独立的频率输出通道CHI、CH2，典型低杂散输出频率范围为1 200MHz，输出幅度接近OdBm，满足AIS设备156. 025MHz 162. 025MHz的发射频率和接收时本振频率。在DDS芯片的2路输出CHI、CH2分别经过电感电容(LC)带通滤波器的滤波，有 效滤除输出信号中的杂散分量，使整机发射杂散指标优于70dB。在AIS设备中需要2路接 收机和1路发射机，且接收发射为半双工工作方式，本DDS频率合成器方案中DDS芯片具有 2路输出，再加以单刀双掷开关的配合，即可满足设备两路本振信号和一路发射激励信号的 需求。DDS芯片AD9958的串行数据速率最高可达200MHz，且该芯片支持FSK、PSK、ASK等多 种调制方式，AIS设备的基带控制电路通过向AD9958的串行数据接口传输GMSK调制数据， 从而实现GMSK调制。在接收状态时，AIS设备的基带控制电路通过控制/数据接口设置DDS芯片的2路 输出通道CH1、CH2分别输出本振频率信号。DDS芯片的CHl通道的射频信号输出到接收机 1本振接口，作为AIS设备中接收机1的混频本振信号；单刀双掷开关在控制接口 SWIFT的 作用下，掷向接收机2本振接口一路，从而使DDS芯片的CH2通道的射频信号输出到接收机 2本振接口，作为AIS设备中接收机2的混频本振信号。在发射状态时，通过控制/数据接口 4将DDS芯片的CHl通道的输出关闭，CH2通 道输出发射机激励频率信号，单刀双掷开关在控制接口 SWIFT的作用下，掷向发射机激励 信号接口 一路，从而使DDS芯片的CH2通道的射频信号输出到发射机激励信号接口，作为 AIS设备中发射机的发射激励信号，同时AIS设备的基带控制电路通过控制/数据接口向 DDS芯片传输GMSK调制数据，进行状态设置，并在发射状态实现GMSK调制。本DDS频率合成器方案，由基带控制电路通过控制接口对DDS核心芯片DDS频率 合成器基带电路控制软件流程图如下图3所示，软件流程如下1.状态采样与判定定时采样上层协议栈软件对DDS的控制状态，然后对状态进 行判定。共有两种状态接收状态和发射状态。2.当判定为接收状态时，过程如下(1)单刀双掷开关设置为收态软件通过设置基带控制电路，通过I/O控制单刀双 掷开关，将单刀双掷开关设置为收态，即作为本振的一路导通。(2)设置DDS寄存器，输出两路本振信号软件通过基带控制电路的“控制/数据 接口 ”设置DDS芯片(模块)的寄存器，使DDS芯片(模块)输出两路本振信号；软件返回 “采样上层控制DDS的状态”。3.当判定为发射状态时，过程如下(1)单刀双掷开关设置为发态软件通过设置基带控制电路，通过I/O控制单刀双 掷开关，将单刀双掷开关设置为发态，即作为发射激励的一路导通。(2)设置DDS寄存器，输出一路发射激励信号软件通过基带控制电路的“控制/ 数据接口”设置DDS芯片(模块)的寄存器，使DDS芯片(模块)输出一路发射激励信号。(3)通过控制数据向DDS发送GMSK调制数据软件通过基带控制电路的“控制/ 数据接口，，向DDS芯片(模块)发送GMSK调制数据，实现GMSK调制。(4)判断发射是否结束，没有结束继续发送GMSK调制数据，如果结束则进入接收 状态分支流程。根据上述说明，结合本领域技术可实现本实用新型的方案。
权利要求一种采用DDS频率合成器的船载AIS设备，包括接收机1、接收机2、发射机、基带控制电路和频率合成器，其特征是，所述DDS频率合成器主要由DDS芯片、两路LC带通滤波电路、稳压电源、温补晶振和单刀双置开关构成；稳压电源输出端分别连接DDS芯片电源输入端、DDS芯片内核电压供电输入端和温补晶振电路，温补晶振为DDS芯片提供参考时钟输入信号；DDS芯片的2路射频频率输出通道CH1、CH2分别连接2路LC带通滤波器输入端，通道CH1连接的LC带通滤波器，其输出端连接到接收机1本振接口，通道CH2连接的LC带通滤波器，其输出端连接单刀双掷开关，切换单刀双掷开关于一侧，通道CH2信号接到接收机2本振接口，切换单刀双掷开关于另一侧，通道CH2信号连接发射机激励信号接口。
专利摘要本实用新型涉及一种采用DDS频率合成器的船载AIS设备，其特征是，AIS设备的接收机1、接收机2的本振信号和发射机的射频激励信号是从基于DDS频率合成技术实现的DDS频率合成器获得；输出发射激励信号，以DDS技术实现的频率合成器，即满足了AIS系统156.025MHz～162.025MHz的频率范围，同时宽带杂散抑制优于70dB，实现的AIS设备性能指标完全满足国际标准IEC-62287；该方案实现的频率合成器提供AIS设备中接收机的本振信号和发射机的射频激励信号，使整机电路形式简单，可靠性高，灵活实用，AIS设备性能指标更加稳定。
文档编号G01S13/93GK201725029SQ20092022172
公开日2011年1月26日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者张财元, 李辉辉, 王远 申请人:天津七一二通信广播有限公司