專利名稱：采用dds頻率合成器的船載ais設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及船載AIS設備，特別涉及一種采用DDS頻率合成器的船載AIS設備。
背景技術：
船載AIS設備是即船載自動識別系統。該系統是自航海雷達應用以來又一先進 的航海設備，作為一種船船、船岸間通訊及安全避碰手段，支持發展了雷達和船舶交通服 務(VTS)，增進了海上人命財產安全和航行安全。1980年國際海事助航與燈塔協會(簡稱 IALA)開始對船舶交通服務(VTS)系統上有關船舶識別、追蹤等功能進行研究，國際電信聯 盟——無線電(ITU-R)為滿足該功能，提出了數字選擇呼叫(DSC)應答系統，該系統因操 作性問題完全失敗，而瑞典提出的AIS系統采用了時分多址(TDMA)技術，每分鐘可以傳送 2250個信號，傳輸速度可達到9600bps，不但滿足了上述功能，而且提高了船舶預防碰撞的 可能性。該系統經國際海事組織(IMO)海上安全委員會第72屆修正案認可，第73屆會議 最終通過新修訂的SOLAS公約第五章——航行安全，有關規定正式敲定。為使該系統盡可 能地滿足下面操作需要，國際海事組織將該系統確定為AIS。 AIS系統是海上移動VHF波段 采用TDMA技術交換數據的一種避碰系統，該系統在161. 975MHz和162. 025MHz的兩個頻點 即海上VHF87B/88B頻道上收發信號，并合成全球定位系統、電羅徑及自動舵、雷達、電子海 圖等數據按需要在顯示器上顯示船位、動態等信息。 現在的無線通信設備中，頻率合成器的實現方案主要有兩種鎖相壞頻率合成器 (PLL)和直接數字頻率合成器(DDS)。目前同類產品中頻率合成器都以PLL(鎖相環)頻 率合成器技術實現，該種技術實現的頻率合成器存在著集成度差，鎖定時間長等缺點；其中 DDS實現的頻率合成器具有工作頻率范圍寬、分別率高、轉換時間快等優點；其最大的缺點 是雜散抑制性能差，因此很難滿足無線通信設備性能指標的要求，不能得到廣泛應用。
AIS設備中，頻率合成器電路方案是一項關鍵技術。在現有的船載AIS設備普遍采 用以PLL(鎖相環)頻率合成器，由于該種技術實現的頻率合成器自身存在的缺點，尚不能 完全滿足國際標準IEC-62287規定的AIS設備性能指標，因此設計具有工作頻率范圍寬、分 別率高、轉換時間快和雜散抑制性能好的頻率合成器的AIS設備，使其能完全滿足國際標 準IEC-62287規定的AIS設備性能指標，具有廣泛的研究空間。
發明內容
鑒于該技術領域的情況，本發明的目的就是提供一種采用DDS頻率合成器的船載 AIS設備，該設備將基于DDS技術實現的、工作頻率范圍寬、分別率高、轉換時間快而且雜散 抑制性能好的頻率合成器應用于AIS設備，使頻率合成器既能滿足工作在AIS系統要求的 156. 025MHz 162. 025MHz的頻率范圍，同時又使其寬帶雜散抑制性能優于70dB。
本發明是通過下述技術方案實現的一種采用DDS頻率合成器的船載AIS設備，包 括TDMA接收機1、 TDMA接收機2、 TDMA發射機、基帶控制電路和頻率合成器，其特征是，AIS 設備的TDMA接收機1、 TDMA接收機2的本振信號和TDMA發射機的射頻激勵信號是從基于
3DDS頻率合成技術實現的DDS頻率合成器獲得；利用DDS頻率合成器輸出，使AIS設備實現 高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)調制； 所述DDS頻率合成器主要由DDS芯片(AD9958)、兩路LC帶通濾波電路、穩壓電源、 溫補晶振(TCXO)和單刀雙置開關構成；穩壓電源輸出端分別連接DDS芯片(AD9958)VCC輸 入端、DDS芯片內核電壓供電輸入端和溫補晶振(TCXO)電路，溫補晶振(TCXO)為DDS芯片 提供參考時鐘輸入信號；DDS芯片的2路射頻頻率輸出通道CH1、 CH2分別連接2路LC帶 通濾波器輸入端，通道CHI連接的LC帶通濾波器，其輸出端連接到接收機1本振接口 ；為 TDMA接收機1電路提供混頻本振信號；通道CH2連接的LC帶通濾波器，其輸出端連接單刀 雙擲開關，切換單刀雙擲開關于一側，通道CH2信號接到接收機2本振接口 ，為TDMA接收機 2電路提供混頻本振信號；切換單刀雙擲開關于另一側，通道CH2信號連接發射機激勵信號 接口 ；基帶控制電路通過控制/數據接口對DDS核心芯片進行狀態設置，并在發射狀態實現 GMSK調制；DDS芯片的兩路輸出通道CH1、CH2在接收狀態時分別輸出兩路本振頻率信號，通 道CH2在發射狀態輸出發射激勵信號。 (1)在接收狀態，從DDS頻率合成器的輸出端獲得AIS設備中TDMA接收機的本振 信號；其低雜散輸出頻率范圍為1 200MHz ; (2)在發射狀態，從DDS頻率合成器的輸出獲得作為AIS設備中TDMA發射機的射 頻激勵信號； (3)在發射狀態，利用DDS頻率合成器的輸出，AIS設備可實現高斯濾波最小頻移 鍵控(GMSK)調制，寬帶雜散抑制優于70dB ; 在AIS設備中，頻率合成器電路方案是一項關鍵技術。以DDS技術實現的頻率合 成器方案，即滿足了 AIS系統156. 025MHz 162. 025MHz的頻率范圍，同時寬帶雜散抑制優 于70dB，實現的AIS設備性能指標完全滿足國際標準IEC-62287 ;該方案實現的頻率合成器 提供AIS設備中TDMA接收機的本振信號和TDMA發射機的射頻激勵信號，使整機電路形式 簡單，可靠性高，靈活實用，AIS設備性能指標更加穩定。
圖1、采用DDS頻率合成器的船載AIS設備電路結構圖；并作為摘要附圖；
圖2、 DDS頻率合成器電路結構圖；
圖3、 DDS頻率合成器軟件流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細描述本發明 本發明是一種采用DDS頻率合成器的船載AIS設備，船載AIS設備中，頻率合成器 采用DDS頻率合成技術實現，該頻率合成器實現方案相對PLL頻率合成器方案具有集成度 高，鎖定時間快等優點。DDS頻率合成器與AIS設備的TDMA接收機、TDMA發射機電路、基 帶控制電路的連接關系；如圖1 3所示，DDS頻率合成器與系統共有四處接口。接口中， 本振信號接口 、本振信號接口是DDS頻率合成器為設備的接收電路提供的混頻本振信號接 口 ；發射激勵信號接口是DDS頻率合成器為設備的發射機電路提供的發射激勵信號接口 ； AIS設備中的基帶控制電路通過數據控制接口實現對DDS核心芯片的狀態控制，同時實現發射狀態的GMSK調制。 在本實施例中，核心元件采用Analog Devices公司的雙同步DDS通道芯片 AD9958。該芯片的內部系統時鐘可高達500MHz，具有2路獨立的頻率輸出通道CH1、 CH2， 典型低雜散輸出頻率范圍為1 200MHz，輸出幅度接近OdBm，滿足AIS設備156. 025MHz 162. 025MHz的發射頻率和接收時本振頻率。 在DDS芯片的2路輸出CH1、CH2分別經過電感電容(LC)帶通濾波器的濾波，有效 濾除輸出信號中的雜散分量，使整機發射雜散指標優于70dB。在AIS設備中需要2路接收 機和1路發射機，且接收發射為半雙工工作方式，本DDS頻率合成器方案中DDS芯片具有兩 路輸出，再加以單刀雙擲開關的配合，即可滿足設備兩路本振信號和一路發射激勵信號的 需求。DDS芯片AD9958的串行數據速率最高可達200MHz，且該芯片支持FSK、PSK、ASK等多 種調制方式，AIS設備的基帶控制電路通過向AD9958的串行數據接口傳輸GMSK調制數據， 從而實現GMSK調制。 在接收狀態時，AIS設備的基帶控制電路通過控制/數據接口設置DDS芯片的兩 路輸出通道CH1、CH2分別輸出本振頻率信號。DDS芯片的CHI通道的射頻信號輸出到接收 機1本振接口，作為AIS設備中接收機1的混頻本振信號；單刀雙擲開關在控制接口 SWIFT 的作用下，擲向接收機2本振接口一路，從而使DDS芯片的CH2通道的射頻信號輸出到接收 機2本振接口，作為AIS設備中接收機2的混頻本振信號。 在發射狀態時，通過控制/數據接口將DDS芯片的CHI通道的輸出關閉，CH2通道 輸出發射機激勵頻率信號，單刀雙擲開關在控制接口 SWIFT的作用下，擲向發射機激勵信 號接口一路，從而使DDS芯片的CH2通道的射頻信號輸出到發射機激勵信號接口，作為AIS 設備中發射機的發射激勵信號，同時AIS設備的基帶控制電路通過控制/數據接口向DDS 芯片傳輸GMSK調制數據，進行狀態設置，并在發射狀態實現GMSK調制。
本DDS頻率合成器方案，由基帶控制電路通過控制接口對DDS核心芯片DDS頻率 合成器基帶電路控制軟件流程圖如下圖3所示，軟件流程如下 1.狀態采樣與判定定時采樣上層協議棧軟件對DDS的控制狀態，然后對狀態進
行判定。共有兩種狀態接收狀態和發射狀態。
2.當判定為接收狀態時，過程如下 (1)單刀雙擲開關設置為收態軟件通過設置基帶控制電路，通過1/0控制單刀雙 擲開關，將單刀雙擲開關設置為收態，即作為本振的一路導通。 (2)設置DDS寄存器，輸出兩路本振信號軟件通過基帶控制電路的"控制/數據 接口"設置DDS芯片(模塊)的寄存器，使DDS芯片(模塊)輸出兩路本振信號；軟件返回 "采樣上層控制DDS的狀態"。
3.當判定為發射狀態時，過程如下 (1)單刀雙擲開關設置為發態軟件通過設置基帶控制電路，通過1/0控制單刀雙 擲開關，將單刀雙擲開關設置為發態，即作為發射激勵的一路導通。 (2)設置DDS寄存器，輸出一路發射激勵信號軟件通過基帶控制電路的"控制/ 數據接口"設置DDS芯片(模塊)的寄存器，使DDS芯片(模塊)輸出一路發射激勵信號。
(3)通過控制數據向DDS發送GMSK調制數據軟件通過基帶控制電路的"控制/ 數據接口 "向DDS芯片(模塊)發送GMSK調制數據，實現GMSK調制。
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(4)判斷發射是否結束，沒有結束繼續發送GMSK調制數據，如果結束則進入接收 狀態分支流程。 根據上述說明，結合本領域技術可實現本發明的方案。
權利要求
一種采用DDS頻率合成器的船載AIS設備，包括接收機1、接收機2、發射機、基帶控制電路和頻率合成器，其特征是，AIS設備的接收機1、接收機2的本振信號和發射機的射頻激勵信號是從基于DDS頻率合成技術實現的DDS頻率合成器獲得；利用DDS頻率合成器輸出，使AIS設備實現高斯濾波最小頻移鍵控GMSK調制；所述DDS頻率合成器主要由DDS芯片、兩路LC帶通濾波電路、穩壓電源、溫補晶振和單刀雙置開關構成；穩壓電源輸出端分別連接DDS芯片電源輸入端、DDS芯片內核電壓供電輸入端和溫補晶振電路，溫補晶振為DDS芯片提供參考時鐘輸入信號；DDS芯片的兩路射頻頻率輸出通道CH1、CH2分別連接兩路LC帶通濾波器輸入端，通道CH1連接的LC帶通濾波器，其輸出端連接到接收機1本振接口，為TDMA接收機1提供混頻本振信號；通道CH2連接的LC帶通濾波器，其輸出端連接單刀雙擲開關，切換單刀雙擲開關于一側，通道CH2信號接到接收機2本振接口，為接收機2提供混頻本振信號；切換單刀雙擲開關于另一側，通道CH2信號連接發射機激勵信號接口；基帶控制電路通過控制/數據接口對DDS核心芯片進行狀態設置，并在發射狀態實現GMSK調制；DDS芯片的兩路輸出通道CH1、CH2在接收狀態時分別輸出兩路本振頻率信號，通道CH2在發射狀態輸出發射激勵信號。
2. 如權利要求1所述的采用DDS頻率合成器的船載AIS設備，其特征是，在接收狀態， 從DDS頻率合成器的輸出可獲得AIS設備中TDMA接收機的本振信號；其低雜散輸出頻率范 圍為1 200MHz。
3. 如權利要求1所述的采用DDS頻率合成器的船載AIS設備，其特征是，在發射狀態， 從DDS頻率合成器的輸出可獲得AIS設備中的TDMA發射機射頻激勵信號。
4. 如權利要求1所述的采用DDS頻率合成器的船載AIS設備，其特征是，在發射狀態， 利用DDS頻率合成器的輸出，AIS設備可實現高斯濾波最小頻移鍵控GMSK調制，寬帶雜散 抑制優于70dB。
全文摘要
本發明涉及一種采用DDS頻率合成器的船載AIS設備，其特征是，AIS設備的接收機1、接收機2的本振信號和發射機的射頻激勵信號是從基于DDS頻率合成技術實現的DDS頻率合成器獲得；輸出發射激勵信號，以DDS技術實現的頻率合成器，即滿足了AIS系統156.025MHz～162.025MHz的頻率范圍，同時寬帶雜散抑制優于70dB，實現的AIS設備性能指標完全滿足國際標準IEC-62287；該方案實現的頻率合成器提供AIS設備中接收機的本振信號和發射機的射頻激勵信號，使整機電路形式簡單，可靠性高，靈活實用，AIS設備性能指標更加穩定。
文檔編號G01S13/00GK101699314SQ20091007098
公開日2010年4月28日 申請日期2009年10月27日 優先權日2009年10月27日
發明者張財元, 李輝輝, 王遠 申請人:天津七一二通信廣播有限公司