本实用新型涉及通信领域，具体为一种低耗电量的半双工收发信机。
背景技术：
目前国内ism频段收发信机主要使用无线数传收发芯片，输出功率较低且大多在10dbm左右。在空旷遮挡物较少的使用环境下，使用这种ism收发芯片在发射端直接与天线相连接进行无线数据传输时，最远只能够达到3km左右的通信距离，无法满足远距离无线数传的通信要求；其次，由于大部分野外环境取电并不容易，比如野外地形测绘并不是只测一个点，而是一整块块区域，这个区域内往往没有直接220v用电，因此无线收发信机供电常采用锂电池或者太阳能，且供电只能维持一段时间；而无线收发信机大部分能量均被发射机内的功率放大器消耗，因此发射机功率放大器的效率受到业界广泛的关注。发射机的效率和外形尺寸往往存在矛盾关系，如何采用各类技术提高功率放大器的效率，同时并缩小无线收发信机的体积，需要对电气性能和机械结构同时进行精心的安排设计。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种低耗电量的半双工收发信机，提高半双工无线收发器的通信距离，降低了系统的误码率，并且延长了使用时间。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种低耗电量的半双工收发信机，包括控制单元以及与其连接的射频单元；
所述射频单元包括第一射频开关和第二射频开关，以及并联在第一射频开关和第二射频开关之间的发射链路和接收链路；
所述发射链路包括依次连接的第一滤波器、增益放大器和功率放大器，第一滤波器与第一射频开关连接，功率放大器与第二射频开关连接；
所述接收链路包括依次连接的第二滤波器、低噪声放大器和第三滤波器，第二滤波器与第二射频开关连接，第三滤波器与第一射频开关连接；
控制单元，用于对发射链路和接收链路的工作状态进行半双工切换。
优选的，所述控制单元包括中央处理器mcu和与其相交互的通信模组，通信模组与第一射频开关连接。
优选的，还包括用于对控制单元和射频单元供电的电源单元；
所述电源单元包括电源管理模块、启动装置和电源转换装置ats，电源转换装置ats的输入端与多路电源连接，电源转换装置ats的输出端与启动装置连接，启动装置与电源管理模块连接。
优选的，所述多路电源包括三路12v电源。
优选的，所述电源管理模块包括多个dc-dc转换器，用于将输入的直流电分别转换为直流3.3v、5v和8v。
优选的，所述射频单元通过耦合器与天线连接。
优选的，所述耦合器通过第一检波器、第二检波器与控制单元连接。
优选的，所述控制单元还连接有接口单元，其包括wi-fi接口、蓝牙接口和以太网信号接口。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型提供的一种低耗电量的半双工收发信机，包括控制单元、两个射频开关、一个发射链路和一个接收链路，控制单元对发射链路和接收链路的工作状态进行半双工切换，发射链路中的射频功率放大器发射功率可达25w，极大提高半双工无线收发器的通信距离，同时在接收链路上设置高灵敏的低噪声放大器，在低噪声放大器前后再放置高矩形系数的滤波器，提高ism通信芯片的噪声系数，再次优化整个无线收发信机的接收灵敏度，提高极小信号的接收能力，降低了系统的误码率。
附图说明
图1为本实用新型半双工收发信机的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
参与图1，一种低耗电量的半双工收发信机，包括电源单元、射频单元、控制单元和接口单元。
电源单元分别与控制单元和射频单元连接，用于给控制单元和射频单元供电，接口单元与控制单元相交互，控制单元与射频单元连接，射频单元通过耦合器与天线连接。
所述射频单元包括第一射频开关和第二射频开关，以及并联在第一射频开关和第二射频开关之间的发射链路和接收链路，第二射频开关与耦合器连接，耦合器连接第一检测器和第二检测器，第一检测器和第二检测器与控制单元连接。
发射链路包括依次连接的第一滤波器、增益放大器和功率放大器，第一滤波器与第一射频开关连接，功率放大器与第二射频开关连接。
第一滤波器用于滤除射频发射信号的带外杂散，对控制单元的通信模组发射的射频信号进行滤波，增益放大器ga对滤波后的射频信号进行增益放大，功率放大器pa对增益放大后的射频信号进行功率放大。
接收链路包括依次连接的第二滤波器、低噪声放大器和第三滤波器，第二滤波器与第二射频开关连接，第三滤波器与第一射频开关连接。
第二滤波器作用于射频信号接收端，滤除隐藏在接收射频信号中的带外干扰，低噪声放大器lna对第二滤波器过滤后的射频信号进行功率放大并抑制噪声；第二滤波器对低噪声放大后的射频信号进行滤波。
控制单元包括中央处理器mcu和与其相交互的通信模组，通信模组与第一射频开关连接，通过利用中央处理器mcu对第一射频开关和第二射频开关进行控制，可以对发射链路和接收链路的工作状态进行半双工切换。发射射频信号时，第一射频开关和第二射频开关同时打在发射端；接收射频信号时，第一射频开关和第二射频开关同时打在接收端。
电源单元包括电源管理模块、启动装置和电源转换装置ats，电源转换装置ats的输入端与多路电源连接，电源转换装置ats的输出端与启动装置连接，启动装置与电源管理模块连接，电源管理模块分别与控制单元和射频单元连接。
电源自动转换装置ats(automatictransferswitching)用于监测到电源故障信号，当一路电源故障时，ats经过0延时自动将负载切换到其他供电端，同时ats具有过载保护、短路保护功能，能够保证各个电路的电源参数稳定性。设定供电优先级依次为12v电源a、12v电源b、12v电源c。
电源管理模块将直流12v电压转换成直流8v电压，为功率放大器pa进行直流供电，将直流12v电压转换成直流5v电压，为第一射频开关、第二射频开关、低噪声放大器lna、增益放大器ga、第一检波器、第二检波器进行直流供电；将5v直流电压转换为3.3v直流电压，为中央处理单元mcu(microcontrollerunit)和通信模组进行直流供电。在系统通电状态下，快速启动装置通过一键启动控制开关，实现系统的快速打开和快速关闭。
电源管理电路对整个系统进行电源电压变换和电源保护，将12v直流电源变换成直流8v、5v和3.3v，为电路各个部分提供合适的工作电压。输入的直流12v电源为整个电路提供电源输入，包括三路独立的电源，分别为12v电源a、12v电源b和12v电源c。
接口单元为半双工收发信机提供不同信号形式的对外接口，包括rs485信号和rs232信号，它可以实现不同设备之间的控制信号交换与远程监控。用户接口电路包括wi-fi/蓝牙电路、以太网信号接口、rs485信号转换电路、rs232信号转换电路、外部信号通信接口、usb信号驱动电路、usb接口和oled显示器。
本实用新型提供的一种低耗电量的半双工收发信机，能够为系统射频发射信号，也能够对外部接收信号进行处理，通过mcu对通信模组的控制，可以实现通信信息的接收与发射，中央处理单元控制通信模组，实现射频信号的发射和接收。
中央处理单元mcu控制第一射频开关和第二射频开关在不同位置切换，实现射频信号发射链路与接收链路的切换。同时，中央处理单元mcu控制耦合器、第一检波器和第二检波器，实现射频信号的功率检测以及天线端口的开路检测。
当半双工收发信机工作在接收状态时，中央处理单元mcu控制低噪声放大器lna打开，将接收到的射频信号进行功率放大并抑制噪声。
当半双工收发信机工作在发射状态时，央处理单元mcu控制增益放大器ga和功率放大器p打开，将需要发射的射频信号进行增益放大，同时将需要发射的射频信号进行功率放大。
中央处理单元mcu控制第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器过滤发射链路和接收链路隐藏在射频信号中的带外干扰。
中央处理单元mcu控制快速启动装置，在电源正常的情况下，完成整个系统的快速启动。
中央处理单元mcu可以和用户接口进行数据通信，分别控制oled显示屏的显示输出、wi-fi蓝牙装置信号收发和其他通信接口的信号传递。
本实用新型提供的一种低耗电量的半双工收发信机，在ism通信模组后面设置射频单元，射频单元中设置发射链路和接收链路，发射链路内的射频功率放大器发射功率可达25w，极大提高半双工无线收发器的通信距离；同时在保证远距离的通信，则要提高接收通道的灵敏度，因此，在接收链路上设置高灵敏的低噪声放大器，在低噪声放大器前后再放置高矩形系数的滤波器，提高ism通信芯片的噪声系数，再次优化整个无线收发信机的接收灵敏度，提高极小信号的接收能力，降低了系统的误码率，使半双工收发信机的通信距离从仅使用ism无线收发芯片最远的3km提高到30km，增加了设备的使用距离。
其次，采用doherty功率放大器技术，将ism无线收发芯片的功放效率从45％提高到60％，降低了锂电池或太阳能发电设备的带载要求，增加了设备的使用时间，射频功率放大器进行的高效化设计，延长了锂电池或太阳能设备的供电时间。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
1.一种低耗电量的半双工收发信机，其特征在于，包括控制单元以及与其连接的射频单元；
所述射频单元包括第一射频开关和第二射频开关，以及并联在第一射频开关和第二射频开关之间的发射链路和接收链路；
所述发射链路包括依次连接的第一滤波器、增益放大器和功率放大器，第一滤波器与第一射频开关连接，功率放大器与第二射频开关连接；
所述接收链路包括依次连接的第二滤波器、低噪声放大器和第三滤波器，第二滤波器与第二射频开关连接，第三滤波器与第一射频开关连接；
控制单元，用于对发射链路和接收链路的工作状态进行半双工切换。
2.根据权利要求1所述的一种低耗电量的半双工收发信机，其特征在于，所述控制单元包括中央处理器mcu和与其相交互的通信模组，通信模组与第一射频开关连接。
3.根据权利要求1所述的一种低耗电量的半双工收发信机，其特征在于，还包括用于对控制单元和射频单元供电的电源单元；
所述电源单元包括电源管理模块、启动装置和电源转换装置ats，电源转换装置ats的输入端与多路电源连接，电源转换装置ats的输出端与启动装置连接，启动装置与电源管理模块连接。
4.根据权利要求3所述的一种低耗电量的半双工收发信机，其特征在于，所述多路电源包括三路12v电源。
5.根据权利要求3所述的一种低耗电量的半双工收发信机，其特征在于，所述电源管理模块包括多个dc-dc转换器，用于将输入的直流电分别转换为直流3.3v、5v和8v。
6.根据权利要求1所述的一种低耗电量的半双工收发信机，其特征在于，所述射频单元通过耦合器与天线连接。
7.根据权利要求6所述的一种低耗电量的半双工收发信机，其特征在于，所述耦合器通过第一检波器、第二检波器与控制单元连接。
8.根据权利要求1所述的一种低耗电量的半双工收发信机，其特征在于，所述控制单元还连接有接口单元，其包括wi-fi接口、蓝牙接口和以太网信号接口。
技术总结