CN105680981B - 一种复合式手机信号干扰器及其干扰方法 - Google Patents

一种复合式手机信号干扰器及其干扰方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合式手机信号干扰器及其干扰方法。其包括:压制式干扰电路，其产生干扰手机信号的压制式干扰信号；扫频式干扰电路，其产生干扰手机信号的扫频信号，并且其与所述压制式干扰电路并联；射频开关，其的两个输入端择一与输出端接通，所述两个输入端分别与所述压制式干扰电路和所述扫频式干扰电路电连接，所述射频开关将并联的所述压制式干扰电路和所述扫频式干扰电路频繁快速切换择一输出，且所述输出端与发射天线电连接，以将所述压制式干扰信号和所述扫频信号交替输出，并发射到三维空间中。本发明通过将两种不同的信号交替发送，并共同对通信频段进行干扰，克服了干扰盲点的问题，保证良好的干扰效果。

Description

一种复合式手机信号干扰器及其干扰方法
技术领域
本发明涉及手机信号干扰器领域，更具体地说，本发明涉及一种复合式手机信号干扰器及其干扰方法。
背景技术
近些年来，无论是利用移动电话进行考试作弊还是利用手机的振铃电路原理制作手机遥控炸弹进行恐怖活动，都日益猖獗，我们必须尽快找到更好更有效的应对方法。手机信号干扰技术可以应用在以下场合：(1)防止各类考试手机作弊；(2)防恐，主要是对付手机遥控炸弹；(3)一些对手机有严格管制要求的场合，如某些军事管理区、加油站、会议中心、重要的建筑物等。
目前，对于手机信号干扰技术的研究都是使用单一制式信号干扰，产生的干扰效果并不理想，常常出现干扰盲点问题，例如申请号为：201410669070.6，发明名称为：一种移动通信干扰器；另一个申请号为：201210567489.1，发明名称为：综合干扰器；这两个方案的研究采用的是扫频信号干扰来对手机信号进行干扰，但是由于锯齿波主要是由电容的充放电电路产生的，其扫频周期达不到足够小，会造成噪声频谱密度不够高，存在干扰盲点，干扰效果一般，难以满足对手机有严格管制要求的场合。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明另一个目的就是提供一种复合式手机信号干扰器，其通过将压制式干扰电路与扫频式干扰电路产生两种不同的信号交替发送，并共同对通信频段进行干扰，克服了一般信号干扰器采用单一的扫频干扰存在干扰盲点的问题，保证良好的干扰效果；同时，本发明的干扰器只干扰下行频率，不干扰上行频率，对通信基站影响较小。不仅不影响其他电子设备的使用，也不影响附近其他基站的通信质量，不会引起附近居民投诉。
本发明还有一个目的就是提供一种复合式手机信号干扰器的干扰方法，本方法通过射频高速开关采用压制式与扫频式干扰这两种不同的干扰制式共同对通信频段进行干扰，克服了一般信号干扰器采用单一的扫频干扰存在干扰盲点的问题，保证良好的干扰效果；同时，本发明给出了干扰信号输出功率与对应的有效干扰距离的计算方法，使得实际开发产品中可以根据产品需要“有章可循”，并且通过计算也有力地说明了本发明的信号干扰器辐射功率远低于国家规定的标准。
为了实现本发明的目的，一种复合式手机信号干扰器包括：
压制式干扰电路，其产生干扰手机信号的压制式干扰信号；
扫频式干扰电路，其产生干扰手机信号的扫频信号，并且其与所述压制式干扰电路并联；
射频开关，其的两个输入端择一与输出端接通，所述两个输入端分别与所述压制式干扰电路和所述扫频式干扰电路电连接，所述射频开关将并联的所述压制式干扰电路和所述扫频式干扰电路频繁快速切换择一输出，且所述输出端与发射天线电连接，以将所述压制式干扰信号和所述扫频信号交替输出，并发射到三维空间中。
优选的是，所述压制式干扰电路包括：噪声信号发生器的输出端与第一带通滤波器的输入端电连接，所述第一带通滤波器的输出端与第一射频功率放大器的输入端电连接，所述第一射频功率放大器的输出端和本振单元的输出端与相乘器的输入端电连接，所述相乘器的输出端与第二带通滤波器的输入端电连接。
优选的是，所述扫频式干扰电路包括：锯齿波发生器依次与压控振荡器、第三带通滤波器电连接，在锯齿波发生器与压控振荡器之间接入噪声信号发生器的输出信号，以调制所述锯齿波发生器产生的锯齿波电压。
优选的是，所述第二带通滤波器的输出端和所述第三带通滤波器输出端分别与所述射频开关的两个输入端电连接。
优选的是，所述射频开关的输出端与所述发射天线之间电连接有第二射频功率放大器。
优选的是，所述射频开关为十至九十微秒级的射频开关。
为了实现本发明的另一个目的和其他优点，一种复合式手机信号干扰器的干扰方法，其包括：通过射频开关，将两路干扰信号不停的频繁切换输出，使两路信号快速交替并发射到三维空间中以干扰相应频段的手机信号；其中，所述两路干扰信号的其中一路需经以下步骤产生：将噪声信号发生器产生的白噪声信号经过滤波后，再经功率放大，然后与本振单元产生的本振信号进行上变频到与需要干扰的手机信号频段相同，然后再滤除杂波；另一路干扰信号的产生步骤为：将白噪声信号调制锯齿波电压并增大调制后输出信号的幅值，然后将调制后的锯齿波电压调谐压控振荡器获取与需要干扰的手机信号频段相同的信号，然后再滤除杂波。
优选的是，在所述射频开关的输出端经过射频功率放大器控制输出功率。
优选的是，所述输出功率与有效干扰距离关系如下：
无线电波在空间传输损耗计算公式：
其中，Lfs为传输损耗，单位为dB；d为信号传输距离，也就是有效干扰距离，单位为km；f为需要干扰的手机信号频段的电磁波频率，单位为MHz；λ为电磁波波长，λ＝469.48m≈0.47km；
P输出＝P干扰+Lfs (ii)
其中，P输出为经过射频功率放大器后的输出功率，P干扰≥-47dBm。
优选的是，所述P输出与1mW绝对功率相比的分贝增益用dBm表示，P’和P为不同单位下的输出功率，换算公式：P’＝30+10lgP，其中，P的单位为瓦；P'的单位为dbm。
本发明至少包括以下有益效果：本发明通过射频开关将压制式干扰电路与扫频式干扰电路产生的两种不同的信号交替输出，并共同对通信频段进行干扰，克服了锯齿波扫频周期做不了足够小，会造成噪声频谱密度不够高，存在干扰盲点的问题，又克服了白噪声功率很小，经过后级的滤波、放大后容易产生波形失真，而导致干扰效果差的问题；并且本发明给出了干扰信号输出功率与对应的有效干扰距离的计算方法，使得实际开发产品中可以根据产品需要“有章可循”，并且通过计算也有力地说明了本发明的信号干扰器辐射功率远低于国家规定的标准；同时，本发明的干扰器只干扰下行频率，不干扰上行频率，对通信基站影响较小。不仅不影响其他电子设备的使用，也不影响附近其他基站的通信质量，不会引起附近居民投诉。
附图说明
图1为本发明的一种实现形式的模块连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明复合式手机信号干扰器的实现形式，其包括：
压制式干扰电路，其产生干扰手机信号的噪声信号；
扫频式干扰电路，其产生干扰手机信号的扫频信号，并且其与所述压制式干扰电路并联；
射频开关，其的两个输入端择一与输出端接通，所述两个输入端分别与所述压制式干扰电路和所述扫频式干扰电路电连接，所述射频开关将并联的所述压制式干扰电路和所述扫频式干扰电路频繁快速切换择一输出，且所述输出端与发射天线电连接，以将所述噪声信号和所述扫频信号交替输出，并发射到三维空间中。
图1示出了根据本发明复合式手机信号干扰器的具体实现形式，其包括：
压制式干扰电路，其产生干扰手机信号的噪声信号；
扫频式干扰电路，其产生干扰手机信号的扫频信号，并且其与所述压制式干扰电路并联；
射频开关，其的两个输入端择一与输出端接通，所述两个输入端分别与所述压制式干扰电路和所述扫频式干扰电路电连接，所述射频开关将并联的所述压制式干扰电路和所述扫频式干扰电路频繁快速切换择一输出，且所述输出端与发射天线电连接，以将所述噪声信号和所述扫频信号交替输出，并发射到三维空间中；其中，
压制式干扰电路包括：噪声信号发生器的输出端与第一带通滤波器的输入端电连接，所述第一带通滤波器的输出端与第一射频功率放大器的输入端电连接，所述第一射频功率放大器的输出端和本振单元的输出端与相乘器的输入端电连接，所述相乘器的输出端与第二带通滤波器的输入端电连接；
扫频式干扰电路的模块连接可以为：锯齿波发生器依次与压控振荡器、第三带通滤波器电连接，在锯齿波发生器与压控振荡器之间接入噪声信号发生器的输出信号，以调制所述锯齿波发生器产生的锯齿波电压。具体来说，所述第二带通滤波器的输出端和所述第三带通滤波器输出端分别与所述射频开关的两个输入端电连接。
特别的是，所述射频开关的输出端与所述发射天线之间电连接有第二射频功率放大器。
特别的是，所述射频开关为十至九十微秒级的射频开关。射频开关属于微波器件，各微波公司由于技术工艺不同，生产的射频开关速度也不同，射频高速开关的速度用时间来衡量，从毫秒级到纳秒级都有，本发明使用十至九十微秒级的射频开关就可以保证很好的干扰效果。
本手机信号干扰技术能对以下x～yMHz频段的手机制式信号进行屏蔽：
x～yMHz
频段一：869MHz～894MHz；(CDMA800,下行信号)
频段二：935MHz～960MHz；(GSM900,下行信号)
频段三：1805MHz～1880MHz；(DCS1800，下行信号)
频段四：2010MHz～2025MHz；(中国移动TD-SCDMA，下行信号)
频段五：2130MHz～2145MHz；(中国联通WCDMA,FDD工作模式，下行信号)
频段六：2110MHz～2125MHz；(中国电信cdma2000，下行信号)
频段七：1880MHz～1900MHz、2320MHz～2370MHz、2575MHz～2635MHz；(中国移动TDD LTE)
频段八：2635MHz～2655MHz(中国电信TDD LTE下行信号)、1850MHz～1880MHz(中国电信FDD LTE下行信号)
频段九：2555MHz～2575MHz(中国联通TDD LTE下行信号)、2145MHz～2170MHz(中国联通FDD LTE下行信号)
本手机信号干扰技术仅屏蔽发射基站的下行频率，并不屏蔽上行频率，所以不仅不影响其他电子设备的使用，也不影响附近其他基站的通信质量。
一种复合式手机信号干扰器的干扰方法，其是通过射频开关，将两路干扰信号不停的频繁切换输出，使两路信号快速交替并发射到三维空间中以干扰相应频段的手机信号；其中，所述两路干扰信号的其中一路需经以下步骤产生：将噪声信号发生器产生的白噪声信号经过滤波后，再经功率放大，然后与本振单元产生的本振信号进行上变频到与需要干扰的手机信号频段相同，然后再滤除杂波，即可得到频谱密度较高的压制式干扰信号；另一路干扰信号的产生步骤为：将白噪声信号调制锯齿波电压并增大调制后输出信号的幅值，然后将调制后的锯齿波电压调谐压控振荡器获取与需要干扰的手机信号频段相同的信号，然后再滤除杂波，即可得到频谱平坦度较好，频谱前后沿比较陡峭的扫频信号。
特别的是，在所述射频开关的输出端经过射频功率放大器控制输出功率。
复合式手机信号干扰器产生需干扰的x-yMHz频段的实例如下：
实施例1：
频段一：869MHz～894MHz；(CDMA800,下行信号)
第一路干扰信号的产生和发射：将噪声信号发生器产生的白噪声经过第一带通滤波器(可以选择165～190MHz)滤波后，再经第一射频功率放大器功率放大后与本振单元进行上变频(本振单元可以选择产生704MHz的本振信号)，上变频后输出最小频率为165+704＝869MHz，最大频率为190+704＝894MHz；然后再经过第二带通滤波器滤除混频后的杂波，再经射频开关选通，经过第二射频功率放大器后通过发射天线辐射出去；这一路是将产生的噪声信号直接混频搬到对应的干扰频段上，叫压制式干扰信号。
另一路干扰信号的产生和发射：将白噪声直接调制由锯齿波发生器产生的锯齿波电压，然后将调制后的锯齿波电压调谐800-1500MHz的压控振荡器获取869MHz～894MHz的信号，然后再滤除杂波，再经射频开关选通，经过第二射频功率放大器后通过发射天线辐射出去。
实施例2：
频段二：935MHz～960MHz；(GSM900,下行信号)
第一路干扰信号的产生和发射：将噪声信号发生器产生的白噪声经过第一带通滤波器(可以选择165～190MHz)滤波后，再经第一射频功率放大器功率放大后与本振单元进行上变频(本振单元可以选择产生770MHz的本振信号)，上变频后输出最小频率为165+770＝935MHz，最大频率为190+770＝960MHz；然后再经过第二带通滤波器滤除混频后的杂波，再经射频开关选通，经过第二射频功率放大器后通过发射天线辐射出去；这一路是将产生的噪声信号直接混频搬到对应的干扰频段上，叫压制式干扰信号。
另一路干扰信号的产生和发射：将白噪声直接调制由锯齿波发生器产生的锯齿波电压，然后将调制后的锯齿波电压调谐800-1500MHz的压控振荡器获取935MHz～960MHz的信号，然后再滤除杂波，再经射频开关选通，经过第二射频功率放大器后通过发射天线辐射出去。
实施例3：
频段三：1805MHz～1880MHz；(DCS1800，下行信号)
第一路干扰信号的产生和发射：将噪声信号发生器产生的白噪声经过第一带通滤波器(可以选择1005～1080MHz)滤波后，再经第一射频功率放大器功率放大后与本振单元进行上变频(本振单元可以选择产生800MHz的本振信号)，上变频后输出最小频率为1005+800＝1805MHz，最大频率为1080+800＝1880MHz；然后再经过第二带通滤波器滤除混频后的杂波，再经射频开关选通，经过第二射频功率放大器后通过发射天线辐射出去；这一路是将产生的噪声信号直接混频搬到对应的干扰频段上，叫压制式干扰信号。
另一路干扰信号的产生和发射：将白噪声直接调制由锯齿波发生器产生的锯齿波电压，然后将调制后的锯齿波电压调谐1800-2500MHz的压控振荡器获取1805MHz～1880MHz的信号，然后再滤除杂波，再经射频开关选通，经过第二射频功率放大器后通过发射天线辐射出去。
以此类推，根据本方法设置可以得到需要屏蔽的频段，并能交替辐射出去，已达到所选范围的手机信号干扰。
还可以进一步得到输出功率与有效干扰距离的关系如下：
无线电波在空间传输损耗计算公式：
其中，Lfs为传输损耗，单位为dB；d为信号传输距离，也就是有效干扰距离，单位为km；f为需要干扰的手机信号频段的电磁波频率，单位为MHz；λ为电磁波波长，λ＝469.48m≈0.47km；
P输出＝P干扰+Lfs (ii)
其中，P输出为经过射频功率放大器后的输出功率，P干扰≥-47dBm。P干扰的选取范围是根据GSM、CMRC系统对于干扰级别的定义，只要干扰信号达到第4个级别，即干扰信号的强度范围为-85dBm～-47dBm，就可以对移动通信信号产生非常大的影响，表现为电话难于打入和拨出去，通话中断，话音服务严重下降。故只要使手机接收端干扰信号功率≥-47dBm，就可以达到切断手机信号下行频率的通讯，从而达到干扰目的。
特别的是，所述P输出与1mW绝对功率相比的分贝增益用dBm表示，P’和P为不同单位下的输出功率，换算公式：P’＝30+10lgP，其中，P的单位为瓦；P'的单位为dbm。
由于电磁波的频率越高，传输时功率衰减就越快，所以计算时可以令f为某一频段的最高频率，这样可以保证干扰的有效距离。例如对于CDMA(869MHz-894MHz)频段，计算时可以让f＝894MHz。
根据输出功率与有效干扰距离的关系，取P干扰的最小值-47dBm，f取需要干扰的手机信号频段的最高频率，假设有效的干扰半径为100m，代入相应数值，得到屏蔽x～yMHz频段的手机信号时，需要本干扰器的输出功率的大小如下：
CDMA800(869MHz-894MHz)P输出＝71.5-47＝24.5dBm﹤1W；
GSM900(935MHz-960MHz)P输出＝72.1-47＝25.1dBm﹤1W；
DCS1800(1805MHz-1880MHz)P输出＝77.9-47＝30.9dBm﹤2W；
中国移动TD-SCDMA(2010MHz～2025MHz)P输出＝78.6-47＝31.6dBm﹤2W；
中国联通WCDMA(2130MHz～2145MHz P输出＝79.1-47＝32.1dBm﹤2W；
中国电信cdma2000(2110MHz～2125MHz)P输出＝79.0-47＝32.0dBm﹤2W。
中国移动TDD LTE P输出＝80.9-47＝33.9dBm功率大于2W但小于4W；
中国电信TDD LTE下行信号P输出＝80.9-47＝33.9dBm功率大于2W但小于4W；
中国联通TDD LTE下行信号P输出＝80.7-47＝33.7dBm功率大于2W但小于4W；
本发明将该噪声信号通过带通滤波以及混频搬移到所需要的频段上，从而获得不同频段的干扰信号，在本技术方案中，也给出了噪声信号发射功率与有效干扰距离之间的制约关系，使开发者能根据需要的干扰距离计算出功率放大器相应的放大指标，方便外购。同时，通过关键技术突破中对于发射功率的计算，也可知采用本技术研发的信号干扰器电磁波的辐射功率远低于国家规定的辐射标准，是安全的、可行的。
采用本发明研制出来的实际干扰器，在实际测试中，由于同时采取扫频式干扰与压制式干扰，噪声信号频谱密度较高，干扰效果较好。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种复合式手机信号干扰器，其特征在于，包括:
压制式干扰电路，其产生干扰手机信号的压制式干扰信号；
扫频式干扰电路，其产生干扰手机信号的扫频信号，并且其与所述压制式干扰电路并联；
射频开关，其的两个输入端择一与输出端接通，所述两个输入端分别与所述压制式干扰电路和所述扫频式干扰电路电连接，所述射频开关将并联的所述压制式干扰电路和所述扫频式干扰电路频繁快速切换择一输出，且所述输出端与发射天线电连接，以将所述压制式干扰信号和所述扫频信号交替输出，并发射到三维空间中；
其中，所述压制式干扰电路包括：噪声信号发生器的输出端与第一带通滤波器的输入端电连接，所述第一带通滤波器的输出端与第一射频功率放大器的输入端电连接，所述第一射频功率放大器的输出端和本振单元的输出端与相乘器的输入端电连接，所述相乘器的输出端与第二带通滤波器的输入端电连接；
所述扫频式干扰电路包括：锯齿波发生器依次与压控振荡器、第三带通滤波器电连接，在锯齿波发生器与压控振荡器之间接入噪声信号发生器的输出信号，以调制所述锯齿波发生器产生的锯齿波电压。
2.根据权利要求1所述的复合式手机信号干扰器，其特征在于，所述第二带通滤波器的输出端和所述第三带通滤波器输出端分别与所述射频开关的两个输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的复合式手机信号干扰器，其特征在于，所述射频开关的输出端与所述发射天线之间电连接有第二射频功率放大器。
4.根据权利要求3所述的复合式手机信号干扰器，其特征在于，所述射频开关为十至九十微秒级的射频开关。
5.一种复合式手机信号干扰器的干扰方法，其特征在于，通过射频开关，将两路干扰信号不停地频繁切换输出，使两路信号快速交替并发射到三维空间中以干扰相应频段的手机信号；其中，所述两路干扰信号的其中一路需经以下步骤产生：将噪声信号发生器产生的白噪声信号经过滤波后，再经功率放大，然后与本振单元产生的本振信号进行上变频到与需要干扰的手机信号频段相同，然后再滤除杂波；另一路干扰信号的产生步骤为：将白噪声信号调制锯齿波电压并增大输出调制后信号的幅值，然后将调制后的锯齿波电压调谐压控振荡器获取与需要干扰的手机信号频段相同的信号，然后再滤除杂波。
6.根据权利要求5所述的复合式手机信号干扰器的干扰方法，其特征在于，在所述射频开关的输出端经过射频功率放大器控制输出功率。
7.根据权利要求6所述的复合式手机信号干扰器的干扰方法，其特征在于，所述输出功率与有效干扰距离关系如下：
无线电波在空间传输损耗计算公式：
其中，Lfs为传输损耗，单位为dB；d为信号传输距离，也就是有效干扰距离，单位为km；f为需要干扰的手机信号频段的电磁波频率，单位为MHz；λ为电磁波波长，λ＝469.48m≈0.47km；
P输出＝P干扰+Lfs (ii)
其中，P输出为经过射频功率放大器后的输出功率，P干扰≥-47dBm。
8.根据权利要求7所述的复合式手机信号干扰器的干扰方法，其特征在于，所述P输出与1mW绝对功率相比的分贝增益用dBm表示，P’和P为不同单位下的输出功率，换算公式：P’＝30+10lgP，其中，P的单位为瓦；P'的单位为dbm。
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