一种船载VHF天线复用装置及船载通信系统的制作方法

本实用新型涉及航海通信技术领域，尤其是涉及一种船载vhf天线复用装置及船载通信系统。

背景技术：

ais系统(船舶自动识别系统)，是一种应用于船和岸、船和船之间的海事安全与通信的新型助航系统。常由vhf通信机、gps定位仪和与船载显示器及传感器等相连接的通信控制器组成，能自动交换船位、航速、航向、船名、呼号等重要信息。装在船上的ais在向外发送这些信息时，同样接收vhf覆盖范围内其他船舶的信息，从而实现自动应答。此外，作为一种开放式数据传输系统，它可与雷达、arpa、ecdis、vts等终端设备和internet实现连接，构成海上交管和监视网络，是不用雷达探测也能获得交通信息的有效手段，可以有效减少船舶碰撞事故。

在航海通信领域，vhf频段无线电是船舶航海中进行正常通信、搜救、遇险报警的主要通信工具。随着海上数字交通时代的到来，所有远洋船舶必须配备ais系统。

随着船舶通信装置的增加，船舶天线的数量也逐步增加，同时为了避免对船载雷达等装置产生影响，天线数量的增加不仅增加了天线成本，同时也对天线安装带来了挑战。

为达到vhf无线电和ais收发机共用一个vhf天线的目的，现有的vhf天线复用装置(vhfsplitter)的设计方法采用在天线接入端通过微带耦合器和射频功率检波器得到当前天线接入端是否有发射射频电磁波，通过一个固定的电压比较器，当检测到的电磁波功率达到门限值时，天线复用装置通过切换开关，使天线接入端与天线公共输出端导通，将射频电磁波通过共用的天线辐射出去。

由于微带耦合器的耦合度受pcb生产工艺和基板的材料等因素限制具有较差的一致性，导致天线复用装置的天线输入端导通的门限值很难做到精确的控制。出现接入的vhf无线电装置在低功率输出功率1w以下时无法导通天线复用装置的无线电输入端和公共输出端，从而对vhf无线电的工作造成影响。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本实用新型实施例提供一种船载vhf天线复用装置及船载通信系统，可有效解决天线复用装置由于pcb板材料、生产工艺、器件误差等因素导致的输入端导通门限一致性差的问题，提升产品设计上的冗余度和质量上的可靠性。

为了实现上述目的，第一方面，本实用新型实施例提供一种船载vhf天线复用装置，包括vhf无线电接入端、ais收发接入端与公共天线接入端，还包括第一耦合器、第二耦合器、第一检波器、第二检波器、第一比较器、第二比较器、数模转换器、逻辑器件、第一射频开关与第二射频开关，所述第一耦合器的第一端与所述vhf无线电接入端相连，所述第一耦合器的第二端与所述公共天线接入端通过第一射频开关相连，所述第二耦合器的第一端与所述ais收发接入端相连，所述第二耦合器的第二端与所述公共天线接入端通过第二射频开关相连；

所述第一检波器的第一端与所述第一耦合器的第二端相连，所述第一检波器的第二端与所述第一比较器的输入端相连，所述第二检波器的第一端与所述第二耦合器的第二端相连，所述第二检波器的第二端与所述第二比较器的输入端相连，所述数模转换器包括可编程存储器，所述可编程存储器预先写入第一电平值与第二电平值，所述数模转换器与所述第一比较器的输入端相连，以向所述第一比较器发送第一电平值，所述数模转换器还与所述第二比较器的输入端相连，以向所述第二比较器发送第二电平值，所述第一比较器和所述第二比较器的输出端均与所述逻辑器件的第一端相连，所述逻辑器件的第二端分别与所述第一射频开关、所述第二射频开关相连。

可选的，所述第一射频开关包括第一常闭触点与第一切换触点，所述第一常闭触点与所述第一耦合器的第二端相连，所述第一切换触点与所述公共天线接入端相连，所述第二射频开关包括第二常闭触点与第三切换触点，所述第二常闭触点与所述第二耦合器的第二端相连，所述第三切换触点与所述公共天线接入端相连。

可选的，还包括第三射频开关，所述逻辑器件的第二端还与所述第三射频开关相连，所述第三射频开关包括第三常闭触点与第五切换触点，所述第三常闭触点与所述公共天线接入端相连，所述第五切换触点分别与所述第一切换触点、所述第三切换触点相连。

可选的，所述第一射频开关还包括第二切换触点，所述第二射频开关还包括第四切换触点，所述第三射频开关还包括第六切换触点，所述第六切换触点分别与所述第二切换触点、所述第四切换触点相连。

可选的，还包括低通滤波器，所述低通滤波器的第一端与所述第六切换触点相连，所述低通滤波器的第二端分别与所述第二切换触点、所述第四切换触点相连。

可选的，所述低通滤波器的第二端连接有低噪声放大器，所述低噪声放大器分别与所述第二切换触点、所述第四切换触点相连。

可选的，所述第三常闭触点与所述公共天线接入端之间还设置有第三耦合器。

可选的，所述第三耦合器还并接有第三检波器。

可选的，所述第一射频开关、所述第二射频开关、所述第三射频开关均设置为单刀双掷射频开关。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种船载通信系统，包括如上所述的船载vhf天线复用装置，还包括vhf无线电收发装置、ais收发装置与vhf天线，所述vhf无线电收发装置与所述vhf无线电接入端相连，所述ais收发装置与所述ais收发接入端相连，所述vhf天线与所述公共天线接入端相连。

本实用新型的有益效果：

本实用新型公开了一种vhf天线复用装置，通过在数模转换器内增加了可编程存储器(eerom)，进而预先在制造阶段生产治具或者测试治具时对船载vhf天线复用装置的天线输入端导通门限值进行校正，从而解决vhf天线复用装置由于pcb板材料、生产工艺、器件误差等因素导致的输入端导通门限值一致性差的问题，提升产品设计的冗余度和质量上的可靠性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本实用新型实施例的船载vhf天线复用装置的原理结构图；

图2是本实用新型实施例的船载通信系统的结构示意图。

其中图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、vhf天线复用装置；2、vhf无线电装置；3、ais收发装置；4、vhf天线；5、射频线缆；101、vhf无线电接入端；102、ais收发接入端；103、公共天线接入端；104、第一耦合器；105、第二耦合器；106、第一检波器；107、第二检波器；108、第一比较器；109、第二比较器；110、数模转换器；111、逻辑器件；112、第一射频开关；113、第二射频开关；114、第三射频开关；115、低通滤波器；116、低噪声放大器；117、第三耦合器；118、第三检波器；1120、第一常闭触点；1121、第一切换触点；1122、第二切换触点；1130、第二常闭触点；1131、第三切换触点；1132、第四切换触点；1140、第三常闭触点；1141、第五切换触点；1142、第六切换触点。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

参照图1，本实用新型实施例提供一种船载vhf天线复用装置，包括vhf无线电接入端101、ais收发接入端102与公共天线接入端103，还包括第一耦合器104、第二耦合器105、第一检波器106、第二检波器107、第一比较器108、第二比较器109、数模转换器110、逻辑器件111、第一射频开关112与第二射频开关113，第一耦合器104的第一端与vhf无线电接入端101相连，第一耦合器104的第二端与公共天线接入端103通过第一射频开关112相连，第二耦合器105的第一端与ais收发接入端102相连，第二耦合器105的第二端与公共天线接入端103通过第二射频开关113相连，第一检波器106的第一端与第一耦合器104的第二端相连，第一检波器106的第二端与第一比较器108的第一端相连，第二检波器107的第一端与第二耦合器105的第二端相连，第二检波器107的第二端与第二比较器109的第一端相连，数模转换器110包括可编程存储器，可编程存储器预先写入第一电平值与第二电平值，数模转换器110与第一比较器108的第一端相连，以向第一比较器108发送第一电平值，数模转换器110还与第二比较器109的第一端相连，以向第二比较器109发送第二电平值，第一比较器108和第二比较器109的输出端均与逻辑器件111的第一端相连，逻辑器件111的第二端分别与第一射频开关112、第二射频开关113相连。

本实用新型实施例中，当vhf无线电接入端101和ais收发接入端102的射频信号分别进入第一耦合器104与第二耦合器105，其中第一耦合器104与第二耦合器105产生的功率信号分别通过第一检波器106与第二检波器107转换为相应的电平值信号，第一检波器106输出的电平值发送给第一比较器108，第二检波器107输出的电平值发送给第二比较器109，同时，数模转换器110分别向第一比较器108发送第一电平值，向第二比较器109发送第二电平值，第一比较器108根据第一检波器106输出的电平值与第一电平值进行比较，输出高电平或低电平信号，第二比较器109根据第二检波器107输出的电平值与第二电平值比较，输出高电平或低电平信号，然后逻辑器件111根据第一比较器108输出的电平信号和第二比较器109输出的电平信号控制第一射频开关112与第二射频开关113的通断，进而对公共天线接入端103发射vhf无线电信号或ais信号进行控制。在本实施例中，数模转换器110包括可编程存储器(eerom)，可编程存储器具有掉电保存和可写入可擦除可修改的特性，因而可以在制造阶段生产治具或者测试治具预先对船载vhf天线复用装置的天线输入端导通门限值进行校正，从而解决接入的vhf无线电装置在低功率输出功率1w以下时无法导通的问题。

根据本实用新型的一个实施例，第一射频开关112包括第一常闭触点1120与第一切换触点1121，第一常闭触点1120与第一耦合器104的第二端相连，第一切换触点1121与公共天线接入端103相连，第二射频开关113包括第二常闭触点1130与第三切换触点1131，第二常闭触点1130与第二耦合器105的第二端相连，第三切换触点1131与公共天线接入端103相连。发射vhf无线电信号时，在逻辑器件111的作用下，第一常闭触点1120与第一切换触点1121之间导通，发射ais信号时，则在逻辑器件111的作用下，第二常闭触点1130与第三切换触点1131之间导通。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第三射频开关114，逻辑器件111还与第三射频开关114相连，以同时对第三射频开关114进行控制。第三射频开关114包括第三常闭触点1140与第五切换触点1141，第三常闭触点1140与公共天线接入端103相连，第五切换触点1141分别与第一切换触点1121、第三切换触点1131相连。当发射vhf无线电信号或者ais信号时，第三常闭触点1140与第五切换触点1141导通。

根据本实用新型的一个实施例，第一射频开关112还包括第二切换触点1122，第二射频开关113还包括第四切换触点1132，第三射频开关114还包括第六切换触点1142，第六切换触点1142分别与第二切换触点1122、第四切换触点1132相连。当第三常闭触点1140与第六切换触点1142导通、第一常闭触点1120与第二切换触点1122导通，第二常闭触点1130与第四切换触点1132导通，此时，vhf天线复用装置发射电磁波信号的功能被断开，vhf天线复用装置处于接收电磁波信号的功能下，即通过公共天线接入端103接收射频电磁波信号，并分别通过vhf无线电接入端101与ais收发接入端101将接收的电磁波信号传输给对应的vhf无线电装置和ais收发装置。

根据本实用新型的一个实施例，还包括低通滤波器115，低通滤波器115的第一端与第六切换触点1142相连，低通滤波器115的第二端分别与第二切换触点1122、第四切换触点1132相连，从而在船载vhf天线复用装置处于接收状态下时，对天线接收的射频电磁波信号进行滤波处理。

根据本实用新型的一个实施例，低通滤波器115的第二端连接有低噪声放大器116，低噪声放大器116分别与第二切换触点1122、第四切换触点1132相连。由于船载vhf天线复用装置在接收时从天线端到vhf无线电端和ais收发端引入了射频开关插入损耗、功率分配器插入损耗、耦合器插入损耗和连接器插入损耗，因此通过增加低噪声放大器116使得与船载vhf天线复用装置相连接的vhf无线电装置和ais收发装置的接收灵敏度性能不会恶化，同时增加在链路中的低噪声放大器116需要有较高的线性工作范围，即高的输出1db功率压缩点，以保证vhf无线电装置和ais收发装置在接入船载vhf天线复用装置后互调抗干扰指标不会发生恶化。

根据本实用新型的一个实施例，第三常闭触点1140与公共天线接入端103之间还设置有第三耦合器117。

根据本实用新型的一个实施例，第三耦合器117还并接有第三检波器118。当船载vhf天线复用装置处于发射状态下时，公共天线接入端103的反射波通过第三耦合器117耦合反射波信号到第三检波器118中，当公共天线接入端103未正常连接天线或者天线故障时，由于此时发射功率强，第三检波器118输出电压过高，此时船载vhf天线复用装置输出天线驻波故障告警，用于保护vhf无线电装置和ais收发装置。

在本实用新型实施例中，通过逻辑器件111分别对第一射频开关112、第二射频开关113以及第三射频开关114的控制，实现发射信号和接收信号的切换，具体也在发射信号时实现发射vhf无线电信号或ais信号的切换，其中，第一射频开关112、第二射频开关113与第三射频开关114可以选择为单刀双掷射频开关，逻辑器件111对于第一射频开关112、第二射频开关113以及第三射频开关114的控制可以选择通过二极管等部件来实现，具体逻辑器件111与射频开关之间的连接结构对于本领域技术人员而言属于常规的技术手段，本说明书便不做过多描述。

根据上述的实施例，本实用新型的船载vhf天线复用装置的工作原理大致如下：

当vhf无线电接入端101有射频信号进入第一耦合器104后，第一耦合器104耦合的射频信号进入第一检波器106，第一检波器106通过输入端射频信号的功率值输出相应的电压值，即进入第一检波器106的射频信号功率越强，第一检波器106输出的电压值越高，第一检波器106输出的电平值和数模转换器110输出的第一电平值通过第一比较器108进行比较，当第一比较器108输出逻辑高电平时，此时判断vhf无线电接入端101有射频信号，即判定此时与之相连接的vhf无线电装置正处于发射状态；ais收发接入端101的射频信号进入第二耦合器105后，第二检波器107通过输入端射频信号的功率值输出相应的电压值，第二检波器107输出的电平值与数模转换器110输出的第二电平值通过第二比较器109进行比较，当第二比较器109输出逻辑高电平时，此时判断ais收发接入端102有射频信号，即判定此时与之相连接的ais收发装置正处于发射状态。

当第一比较器108和第二比较器109输出的逻辑电平进行逻辑器件111之后，逻辑器件111通过两个比较器输出的状态判定此时与船载vhf天线复用装置相连接的vhf无线电装置和ais收发装置的工作状态。当第一比较器108输出高电平，第二比较器109输出低电平时，判断此时vhf无线电装置处于发射状态，ais收发装置处于接收状态，此时逻辑器件111控制第一射频开关112、第二射频开关113与第三射频开关114，使vhf无线电接入端101与公共天线接入端103导通，vhf无线电可以通过vhf天线将无限电磁波辐射出去。

当第一比较器108输出低电平，第二比较器109输出高电平时，判断此时vhf无线电装置处于接收状态，ais收发装置处于发射状态，此时逻辑器件111控制第一射频开关112、第二射频开关113与第三射频开关114，使ais收发接入端102与公共天线接入端103导通，ais收发装置可以通过vhf天线将电磁波辐射出去。

当第一比较器108输出低电平，第二比较器109输出低电平时，判定此时vhf无线电装置与ais收发装置均处于接收状态，此时逻辑器件111控制第一射频开关112、第二射频开关113与第三射频开关114，使得船载vhf天线复用装置处于接收工作状态下，此时公共天线接入端103接收的空间电磁波信号通过第三射频开关114进入低通滤波器115和低噪声放大器116，低噪声放大器116将接收的信号放大后输入到vhf无线电接入端101和ais收发接入端102，保证vhf无线电装置和ais收发装置可以正常接收来自天线的射频电磁波信号。

当第一比较器108输出高电平，第二比较器109输出高电平时，此时判定vhf无线电装置处于发射状态，ais收发装置也处于发射状态。由于在应用中，vhf无线电主要用于语音通信、搜救、遇险报警等通信要求，而ais收发装置主要用于自动位置报告，因此在实际应用中，vhf无线电发射具有更高的优先级，此时，逻辑器件111控制第一射频开关112、第二射频开关113与第三射频开关114，使vhf无线电接入端101与公共天线接入端103导通，ais收发接入端102与公共天线接入端103断开。

请继续参照图2，在上述实施例的技术方案的基础上，本实用新型实施例还提供一种船载通信系统，包括如上所述的船载vhf天线复用装置1，还包括vhf无线电装置2、ais收发装置3与vhf天线4，如上所述，船载天线vhf天线复用装置1包括vhf无线电接入端101、ais收发接入端102与公共天线接入端103，其中，vhf无线电装置2与vhf无线电接入端101相连，ais收发装置3与ais收发接入端102相连，vhf天线4与公共天线接入端103相连。

根据本实用新型的一个实施例，vhf无线电装置2与vhf无线电接入端101、ais收发装置3与ais收发接入端102、vhf天线4与公共天线接入端103之间均通过射频线缆5相连接。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。