专利名称：大功率航行和气象告警信息发射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及航行和气象告警信息处理技术，尤其涉及一种大功率航行和气象告警信息发射系统。
背景技术：
大功率航行和气象告警信息发射系统是用于各海岸电台向海上播发航行告警和气象告警，气象预报以及其他与船舶航行安全有关紧急信息的设备。目前岸台使用的大功率航行和气象告警信息发射系统基本是模拟发射系统，这种模拟发射系统在抗干扰能力、提高信噪比、频率步进设置、自动增益功率控制、参数显示精度、设备升级、功能扩展以及通信质量等方面能力均是十分有限。
发明内容针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种大功率航行和气象告警信息发射系统，提高发射系统抗干扰能力，保障了海上航行安全。为了实现上述目的，本发明的技术方案为一种大功率航行和气象告警信息发射系统，包括激励器、功率放大器、谐波滤波器、检测器、天线调谐器、调制解调器、数控单元和开关电源；激励器产生激励信号输出到功率放大器，由功率放大器输出的大功率信号经谐波滤波器阻抗匹配并抑制谐波后被送至已调谐的天线调谐器，再通过天线发射出去；检测器连接在谐波滤波器与天线调谐器之间对正反向功率检测，把测到的正反向功率电平送至激励器进行功率指示、控制与保护；数控单元采集功率放大器、天线调谐器的工作状态数据，同时对数据进行分析处理，按处理结果对系统进行控制保护和向激励器提供系统报警信息；调制解调器对整机控制信号进行调制与解调；开关电源采用零电压软开关输出高稳定直流电压。 优选地，所述激励器包括控制板、液晶驱动板、液晶屏、处理板、信道板、键盘、报警装置、电源滤波板和电源模块；处理板对音频信号和移频报输入信息进行采集和编码，调制出等幅报、移频报基带信号，通过数字信号处理对基带信号进行数字化处理，同时频率合成器用直接数字频率合成产生激励信号；控制板采集系统的各单元工作状态信息，并按相关设置对系统进行控制；信道板对激励信号进行放大；液晶驱动板和液晶屏显示来源于控制板的相关信息，键盘用于相关信息的输入，报警装置按来源于控制板的报警信号发出报警信息；电源滤波板滤除开关电源带来的纹波，减小系统噪声。优选地，所述功率放大器包括驱动放大分配板、八路末级D类开关功率模块、功率合成电路，阻抗变换器和检测电路，激励器产生的激励信号经驱动放大分配板后进入八路末级D类开关功率模块，八路已放大的信号通过四个功率合成电路合成为四路信号，再分别通过二个功率合成电路合成为二路信号，该二路信号分别进行1:4和1:2阻抗变换后再经过一个功率合成电路合成为一路信号输出。优选地，所述末级D类开关功率模块电路为全桥形式，其中D类功放管的栅极接稳压ニ极管防止删-源级过压击穿，同时栅极接PNP三极管实现软开关功能，漏-源级接反向ニ极管分流反向电流保护功放管，末级D类开关功率模块自测输出电流和电压，一路送激励器处理，另一路送前面板供检测确定模块状态。优选地，所述谐波滤波器采用椭圆函数滤波器，其电路形式为串联谐振与三阶椭圆函数结合。优选地，开关电源的主电路包括输入滤波电路、一次整流与滤波电路、直-交逆变电路、二次整流与滤波电路、控制电路，其中，直-交逆变电路为移相全桥的拓扑结构。与现有技术相比，本发明利用DDS (直接数字频率合成)、DSP (数字信号处理)、定向耦合、椭圆函数低通滤波器、RS232遥控接ロ、D类开关功率放大、大功率合成、开关稳压电源等多项技术实现了频率和相位可控的正弦波合成、高信噪比和隔离度、完美的滤波和频响、高效的功率放大、高效轻便的电源、全面的遥控操作、方便扩展的数字化发射系统；在提高发射系统抗干扰能力、信噪比、频率步进设置、自动增益功率控制、參数显示精度、设备升级、功能扩展、通信质量等方面具有重要意义。
以下结合附图对本发明作一进步的详细说明。
图1是根据本发明的组成示意图。图2是本发明的激励器原理示意图。图3是本发明的功率放大器原理示意图。
图4是本发明的末级功率放大模块电路示意图。图5是本发明的谐波滤波器电路示意图。图6是本发明的检测器原理示意图。图7是本发明的开关电源原理示意图。
具体实施方式
请參阅图1，本实施例的大功率航行和气象告警信息发射系统主要包括激励器、功率放大器、谐波滤波器、检测器、天线调谐器、调制解调器、数控单元和开关电源。激励器用DDS直接频率合成方式产生405KHz 535KHz激励信号送功率放大器输入端，激励信号经过推动放大、功率分配、末级D类放大、功率合成后输出大功率的信号，大功率信号经谐波滤波器阻抗匹配并抑制谐波，然后信号被送至已调谐的天线调谐器，再通过天线发射出去。检测器装在谐波滤波器后对正反向功率检测，把测到的正反向功率电平送至激励器进行功率指示、控制与保护。数控单元采集功率放大器、天线调谐器的工作状态数据，同时对数据进行分析处理，按处理结果对系统进行控制保护和向激励器提供系统报警信息。调制解调器对整机控制信号进行调制与解调及PTT解调。开关电源采用零电压软开关电源技术输出15V、24V和(50 245) V (可调)的高稳定直流电压给各个装置供电。请參阅图2，激励器主要由控制板、液晶驱动板、液晶屏、处理板、信道板、键盘、报警装置、电源滤波板、电源模块组成。处理板对音频信号和FlB ((移频报))输入信息进行采集和编码，调制出CW(等幅报)，F1B((移频报))基带信号；通过DSP (数字信号处理)对基带信号进行数字化处理，同时频率合成器用DDS(直接数字频率合成)产生405kHz 535kHz激励信号。控制板采集系统的各单元工作状态信息(如过流报警、过压报警，不平衡报警，保险丝报警、联锁报警、驻波比报警和电流电压等)，并按相关设置对系统进行控制。信道板对405kHz 535kHz的激励信号进行放大，使激励信号有20dBm增益(负载为50欧姆)，将激励信号输出给后级功率放大器，满足后级功率放大器的输入要求。液晶驱动板和液晶屏显示来源于控制板的相关信息，键盘用于相关信息的输入，报警装置按来源于控制板的报警信号发出报警信息。电源模块输入端为24V直流，经过DC/DC处理后为激励器各部件提供+5V, ±12V直流工作电压。电源滤波板滤除开关电源带来的纹波，减小系统噪声。请参阅图3，功率放大器主要由驱动放大分配板、八路末级D类开关功率模块、功率合成电路，阻抗变换器和检测电路等组成。激励器激励信号经驱动放大分配后进入八路末级D类开关功率模块，八路已放大的信号通过四个功率合成电路合成为四路信号，再分别通过二个功率合成电路合成为二路信号，这二路信号分别进行1:4和1:2阻抗变换后再经过一个功率合成电路合成为一路信号输出。请参阅图4，末级功率放大模块电路为全桥形式，用D类功放管保证信号的高效率放大。D类功放管的栅极由驱动IC来驱动，驱动IC的输入相位差为180°，通过变压器分别驱动相应的功放管，实现全桥形式。D类功放管有多重保护，栅极接稳压二极管防止删-源级过压击穿，同时栅极接PNP三极管实现软开关功能，漏-源级接反向二极管分流反向电流保护功放管，这些保护措施保证功放管能可靠地工作。末级功率放大模块自测输出电流和电压，一路送激励器处理，另一路送前面板供检修员检测确定模块状态。同时激励器返回的键控信号控制末级功率放大模块电路的驱动IC的使能端，实现对功放管的保护。请参阅图5，由于实际系统工作频点为486kHz与518kHz 两个频点，输入输出阻抗相对不高，因此滤波器用串联谐振方式工作；并采用椭圆函数滤波器设计电路，即电路形式为串联谐振与三阶椭圆函数结合形式。这样对于每一个频点，其频率选择性与谐波抑制能力均非常好，而且电路简单和方便调节，从而保证整个工作频段(405kHz 535kHz)内滤波器均可良好工作。请参阅图6，检测器对正向功率和反向功率分开检测，这样不但可提高正向和反向功率之间的隔离和平坦度，更提高正反向功率检测电平的准确性，同时也便于检测器调试。请参阅图7，开关电源用高频电力电子变换技术，主电路有输入滤波、一次整流与滤波、逆变、二次整流与滤波、控制等电路。其中，直-交逆变部分为移相全桥的拓扑结构，是主电路的核心部分。控制部分包括控制电路、软启动电路、驱动电路、保护电路、检测电路以及操作显示电路等，共同完成对主电路的控制。本电路的特点是电流模式PWM控制、全桥变换、动态响应快、过流保护功能强、IGBT高频静止变换。保证开关电源具有体积小、重量轻、噪音低和效率高的优点。本发明实现了频率和相位可控的正弦波合成、高信噪比和隔离度、完美的滤波和频响、高效的功率放大、高效轻便的电源、全面的遥控操作和方便的扩展；在提高发射系统抗干扰能力、信噪比、频率步进设置、自动增益功率控制、参数显示精度、设备升级、功能扩展、通信质量等方面和保障海上航行安全具有重要意义。
权利要求1.一种大功率航行和气象告警信息发射系统，包括激励器、功率放大器、谐波滤波器、检测器、天线调谐器、调制解调器、数控单元和开关电源；激励器产生激励信号输出到功率放大器，由功率放大器输出的大功率信号经谐波滤波器阻抗匹配并抑制谐波后被送至已调谐的天线调谐器，再通过天线发射出去；检测器连接在谐波滤波器与天线调谐器之间对正反向功率检测，把测到的正反向功率电平送至激励器进行功率指示、控制与保护；数控单元采集功率放大器、天线调谐器的工作状态数据，同时对数据进行分析处理，按处理结果对系统进行控制保护和向激励器提供系统报警信息；调制解调器对整机控制信号进行调制与解调；开关电源采用零电压软开关输出高稳定直流电压。
2.根据权利要求1所述的大功率航行和气象告警信息发射系统，其特征在于，所述激励器包括控制板、液晶驱动板、液晶屏、处理板、信道板、键盘、报警装置、电源滤波板和电源模块；处理板对音频信号和移频报输入信息进行采集和编码，调制出等幅报、移频报基带信号，通过数字信号处理对基带信号进行数字化处理，同时频率合成器用直接数字频率合成产生激励信号；控制板采集系统的各单元工作状态信息，并按相关设置对系统进行控制； 信道板对激励信号进行放大；液晶驱动板和液晶屏显示来源于控制板的相关信息，键盘用于相关信息的输入，报警装置按来源于控制板的报警信号发出报警信息；电源滤波板滤除开关电源带来的纹波，减小系统噪声。
3.根据权利要求1所述的大功率航行和气象告警信息发射系统，其特征在于，所述功率放大器包括驱动放大分配板、八路末级D类开关功率模块、功率合成电路，阻抗变换器和检测电路，激励器产生的激励信号经驱动放大分配板后进入八路末级D类开关功率模块， 八路已放大的信号通过四个功率合成电路合成为四路信号，再分别通过二个功率合成电路合成为二路信号，该二路信号分别进行1:4和1:2阻抗变换后再经过一个功率合成电路合成为一路信号输出。
4.根据权利要求3所述的大功率航行和气象告警信息发射系统，其特征在于，所述末级D类开关功率模块电路为全桥形式，其中D类功放管的栅极接稳压二极管防止删-源级过压击穿，同时栅极接PNP三极管实现软开关功能，漏-源级接反向二极管分流反向电流保护功放管，末级D类开关功率模块自测输出电流和电压，一路送激励器处理，另一路送前面板供检测确定模块状态。
5.根据权利要求1所述的大功率航行和气象告警信息发射系统，其特征在于，所述谐波滤波器采用椭圆函数滤波器，其电路形式为串联谐振与三阶椭圆函数结合。
6.根据权利要求1所述的大功率航行和气象告警信息发射系统，其特征在于，开关电源的主电路包括输入滤波电路、一次整流与滤波电路、直-交逆变电路、二次整流与滤波电路、控制电路，其中，直-交逆变电路为移相全桥的拓扑结构。
专利摘要本实用新型公开了一种大功率航行和气象告警信息发射系统，包括激励器、功率放大器、谐波滤波器、检测器、天线调谐器、调制解调器、数控单元和开关电源；激励器产生激励信号输出到功率放大器，由功率放大器输出的大功率信号经谐波滤波器阻抗匹配并抑制谐波后被送至已调谐的天线调谐器，再通过天线发射出去；检测器连接在谐波滤波器与天线调谐器之间对正反向功率检测，把测到的正反向功率电平送至激励器进行功率指示、控制与保护；数控单元采集功率放大器、天线调谐器的工作状态数据，同时对数据进行分析处理，按处理结果对系统进行控制保护和向激励器提供系统报警信息；调制解调器对整机控制信号进行调制与解调；开关电源采用零电压软开关输出高稳定直流电压。
文档编号H04H20/53GK202889356SQ20122051634
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月10日 优先权日2012年10月10日
发明者陈开宝, 张晓波, 林青山, 张军玲, 孙龙民, 黄良申, 符武, 唐四中 申请人:海华电子企业(中国)有限公司