CN106254028B - 一种微功率智能数字定向手机信号屏蔽器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微功率智能数字定向手机信号屏蔽器，包括可编程逻辑阵列，用于产生基带调制信号；与可编程逻辑阵列连接的数模转换器，用于将可编程逻辑阵列产生的数字基带调制信号转换为模拟信号；与数模转换器连接的至少一个通道；每个通道包括与数模转换器连接的衰减电路，与衰减电路连接的混频模块，利用锁相源及压控振荡器产生本振信号，并将本振信号送给混频模块，用于将数模转换器转换后的中频信号变频到所需的信道中；与混频模块连接的滤波模块，用于对混频模块产生的信号进行滤波；与滤波模块连接的放大模块，用于对滤波模块滤波后的信号进行放大；与放大模块连接的定向天线，用于发射通道功率。本发明具有屏蔽效果好、辐射低等优点。

Description

一种微功率智能数字定向手机信号屏蔽器

技术领域

本发明涉及移动通讯及屏蔽技术领域，更具体地说，特别涉及一种微功率智能数字定向手机信号屏蔽器。

背景技术

近年来，移动通信技术迅猛发展，从2G、3G，逐渐已经发展到了4G。移动通信技术的发展，极大的推进了智能手机的普及率，智能手机的普及给人们的生活带来了极大的便利，但与此同时，在某些特殊场合，这些智能手机也成为了泄密，作弊的工具，防不胜防。因此，在这些特殊邻域，屏蔽器的应用就显得很有必要。

屏蔽器的工作原理是：在手机工作的信道里，产生干扰信号，使其无法识别基站的正常信号，从而使其无法与基站进行正常通信，达到屏蔽的效果。

目前，屏蔽器采用的技术一般是点频扫频模式，通过VCO产生一个点频信号，在手机的工作信道号内循环移动，达到频谱干扰的效果。这种方法有以下缺点，第一、同一时间，工作信道内只有一个点受到干扰，对于WCDMA及LTE等扩频通信来说，干扰效果极差，无法满足应用要求；第二、就算是GSM等窄带信号，也需要产生较高的功率才能达到屏蔽效果，太高的功率辐射，对人体也会产生不良效果；第三、由于VCO等模拟器件随温度的变化，会有温漂，导致频率不准，从而达不到干扰效果；第四，由于该方法需要比较大的辐射功率，功放，电源等功率器件长期工作在满负荷状态，稳定性极差，容易损坏，一旦损坏，就达不到干扰效果，造成维护不便，成本也高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微功率智能数字定向手机信号屏蔽器，其屏蔽效果好，辐射低，可靠性高，能有效屏蔽各个频段及制式的手机信号。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种微功率智能数字定向手机信号屏蔽器，包括：

可编程逻辑阵列，用于产生基带调制信号；

与可编程逻辑阵列连接的数模转换器，用于将可编程逻辑阵列产生的数字基带调制信号转换为模拟信号，并搬到中频；

以及与数模转换器连接的至少一个通道；

每个通道包括与数模转换器连接的衰减电路，与衰减电路连接的混频模块，利用锁相源及压控振荡器产生本振信号，并将本振信号送给混频模块，用于将数模转换器转换后的中频信号变频到所需的信道中；

与混频模块连接的滤波模块，用于对混频模块产生的信号进行滤波；

与滤波模块连接的放大模块，用于对滤波模块滤波后的信号进行放大；

以及与放大模块连接的定向天线，用于发射通道功率。

优选地，还包括与可编程逻辑阵列、数模转换器连接的中央处理器。

优选地，还包括与中央处理器连接的联机模块，用于与上位机连接。

优选地，所述联机模块采用网口转换芯片。

优选地，所述联机模块采用FSK模块。

优选地，还包括与中央处理器连接的功率调节模块，其用于控制每个通道上的衰减电路以实现功率调节。

优选地，所述功率调节模块利用电位器调节电压，控制通道上的衰减电路以实现功率调节。

优选地，所述功率调节模块采用上位机下发的指令，利用可编程逻辑阵列产生PWM信号，并经过滤波模块后，将电压送给衰减电路以实现功率调节。

优选地，还包括与中央处理器连接的功率检测模块，通过检波管对输出功率进行检波，并将检波所得信号通过放大模块放大之后，送给中央处理器的数模转换器进行采样，中央处理器通过采样电压，换算成当前功率，并通过LED灯的亮度或通过联机模块发送到上位机中显示。

优选地，所述通道为十四个，分为七组，每组包括一个高频段通道和一个低频段通道，每组连接一个合路模块，每个合路模块均连接一个定向天线。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明利用FPGA产生一个基带调制信号，模拟基站基带信号，再通过混频将基带信号调制到手机对应的频段，使其与基站信号发生混叠，让手机解调出错，从而达到屏蔽效果。其具有以下优点：一、对于WCDMA，LTE等宽带信号，屏蔽效果明显；二、相对扫频方式，可以有效降低发射功率，降低整机功耗，节约成本的同时，达到节能减排的目的；三、利用数字技术，没有温漂等问题，设备可以长期稳定的工作在准确的频率范围之内，保证效果；四、由于利用该技术，不用太高的辐射功率就可以达到屏蔽效果，对人体无害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述微功率智能数字定向手机信号屏蔽器的框架图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例一

参阅图1所示，本发明提供一种微功率智能数字定向手机信号屏蔽器，包括联机模块101、功率调节模块102、功率检测模块103、中央处理器104、可编程逻辑阵列(FPGA)105、数模转换器(DAC)106、衰减电路107、通道1的混频模块108(其他通道功能及实现方法一样，频率有差异)、通道1的滤波模块109(其他通道实现方法一样，带宽有差异)、通道1的放大模块110(其他通道实现方法一样)、合路模块111(其他通道实现方法一样)、定向天线112(其他通道实现方法一样，频率有差异)。

所述联机模块101采用网口转换芯片，实现网口转RS485接口，与中央处理器链接，通将该模块与电脑通过网线连接起来，可以通过上位机软件，实现设备参数的设置及查询。

所述功率调节模块102利用电位器调节电压，控制通道上的衰减电路，实现功率调节。

所述功率检测模块103通过检波管对输出功率进行检波，并将检波所得信号通过运放放大之后，送给中央处理器的ADC进行采样，中央处理器通过采样电压，换算成当前功率，并通过LED灯的亮度或是通过联机模块发送到上位机软件中显示。

所述中央处理器104采用高性能的ARM芯片，处理设备的各种参数设置及查询，监控设备的工作状态。

所述可编程逻辑阵列105为FPGA，主要用于基带调制信号的产生，PWM信号的产生以及对锁相源(PLL)进行上电配置。

所述数模转换器106为DAC，负责将FPGA产生的数字基带信号转换为模拟信号，并搬到中频。

通道1的混频模块108利用锁相源(PLL)及压控振荡器VCO生产本振信号，并将本振信号送给混频器，将DAC产生的中频信号变频到所需的信道中。

通道1的滤波模块109利用声表滤波器根据不同通道的带宽，选择不同带宽的滤波器对混频模块产生的信号进行滤波，做到精确干扰，同时减少功放负荷。

通道1的放大110利用功率放大器将滤波后的信号进行放大，提高发射功率。

合路模块111通过对需要覆盖的频段进行分组，分别分为7组，每组里面有一个高频段，一个低频段，这样就可以利用贴片双工器对两个频段进行合路，以减少输出天线的数量，降低成本。

定向天线112用于发射通道功率。

在本实施例中，数字基带干扰信号(即基带调制信号)的产生方法包括以下步骤：

步骤1)、数字基带干扰信号根据各种制式信号的协议，用MATLAB根据协议编写代码，并在电脑上生成基带干扰信号；

步骤2)、将生成的基带干扰信号进行削峰处理，将峰均比控制在7dB以内，这样可以减少功放要求；

步骤3)、将基通过量化的基带干扰信号进行定点量化，适配FPGA内部位宽，再转换成16进制数；

步骤4)、将步骤3产生的基带干扰信号通过FPGA开发工具存储在FPGA内部的存储器中，上电之后，FPGA在存储器中将数据读取出来，根据中央处理器104送过来的参数，经过处理(如增益控制或是开关等)之后送到IO接口模块，由IO接口模块将数字信号送到FPGA的IO口。

由于需要屏蔽的频段多达14个，如果每个频段接一个天线，不利于控制生产成本及设备体积，所以，本实施例提出了对需要覆盖的14个频段进行分组，利用低成本的贴片双工器(合路模块111)进行合路。用低成本的贴片双工器进行合路主要可以降低成本及插入损耗，利于最大限度的发挥功放的输出功率。步骤如下：

步骤1)、将所有频段分成两组，一组低频，一组高频，每组各7个频段。

步骤2)、从每一组里面各选一个频段作为双工器的两个输入，选择的时候注意频段的间距，保证高低频频段的间隔足够。

步骤3)、根据每组里面的高频段和低频段，选择合适的双工器,对两个频段的频率进行合路输出。

本实施例的定向天线112总共有7个天线阵子，与合路器(合路模块111)频段分组一样，每个天线阵子支持两个频段，一个高频段，一个低频段，通过这样的设计，可以保证将各个天线阵子互相干扰降到最低的情况下最大程度的压缩天线阵子之间的距离，节省空间，以便将设备尺寸缩小。天线阵子固定在设备的外壳上，并通过射频电缆直接焊接到PCB板上，美观实用。

本实施例的实现信号屏蔽方法具体包括以下步骤：

步骤1)、可编程逻辑阵列(FPGA)产生干扰信号并送给数模转换器DAC将数字信号转成基带模拟信号；

步骤2)、利用调制器将基带信号调制到需要屏蔽的频段；

步骤3)、用声表滤波器将调制好的信号滤波；

步骤4)、将调制信号放大；

步骤5)、利用定向天线将信号发射到空间，覆盖空间有用的通信信号，达到屏蔽效果。

而本实施例提供的监控方法是通过以太网集中监控。监控步骤如下：

步骤1)、主控板上的中央处理器定时采集各个链路的状态信息,如功率,告警状态等,并将其保存在内存中.

步骤2)、若中央处理器发现链路上有告警，如过功率或是欠功率告警，则中央处理器主动将告报警通过以太网接口将告警数据发送给集中监控室。

步骤3)、集中监控室收到告警信号将其在屏幕上显示，并根据需要设置是否发出声音告警。提示工作人员进行维护.

步骤4)、集中监控室的工作人员也可以主动查询设备的状态，通过触发查询，让设备上报状态参数。

步骤5)、根据实际需要，通过监控软件设置单台设备里面每一个链路的增益，独立控制每个频段的输出功率.

步骤6)、根据实际需要，通过监控软件控制设备的开关，或是利用时间表格，实现无人值守自动控制。

通过本实施例的实施，其具有以下优点：1、利用数字技术实现，效果好，最大屏蔽距离可达10m；2、采用定向天线，天线增益高，覆盖范围广；3、利用贴片双工器合路输出，使天线数量减少一半，能有效节约成本，并减小设备尺寸；4、具备智能集中监控功能，方便集中控制开关及功率。

实施例二

本实施例的其他部分与实施例一相同，不同之处在于，所述联机模块101采用FSK模块转RS485接口，与中央处理器连接。通过与电脑端的USB转FSK模块实现无线连接，可以通过上位机软件，实现设备参数的设置及查询。

实施例三

本实施例的其他部分与实施例一或实施例二相同，不同之处在于，所述功率调节模块102通过上位机软件下发的指令，利用FPGA产生PWM信号，并经过RC滤波后，将电压送给衰减电路，实现功率调节。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种微功率智能数字定向手机信号屏蔽器，其特征在于：包括，

可编程逻辑阵列，用于产生基带调制信号；

与可编程逻辑阵列连接的数模转换器，用于将可编程逻辑阵列产生的数字基带调制信号转换为模拟信号，并搬到中频；

以及与数模转换器连接的至少一个通道；

每个通道包括与数模转换器连接的衰减电路，与衰减电路连接的混频模块，利用锁相源及压控振荡器产生本振信号，并将本振信号送给混频模块，用于将数模转换器转换后的中频信号变频到所需的信道中；

与混频模块连接的滤波模块，用于对混频模块产生的信号进行滤波；

与滤波模块连接的放大模块，用于对滤波模块滤波后的信号进行放大；

以及与放大模块连接的定向天线，用于发射通道功率；

还包括与可编程逻辑阵列、数模转换器连接的中央处理器；

还包括与中央处理器连接的联机模块，用于与上位机连接；

所述通道为十四个，分为七组，每组包括一个高频段通道和一个低频段通道，每组连接一个合路模块，每个合路模块均连接一个定向天线；

合路模块的工作流程为：

步骤1)、将所有频段分成两组，一组低频，一组高频，每组各7个频段；

步骤2)、从每一组里面各选一个频段作为双工器的两个输入，选择的时候注意频段的间距，保证高低频频段的间隔足够；

步骤3)、根据每组里面的高频段和低频段，选择合适的双工器,对两个频段的频率进行合路输出；

该屏蔽器的屏蔽流程为：

步骤1)、可编程逻辑阵列(FPGA)产生干扰信号并送给数模转换器DAC将数字信号转成基带模拟信号；

步骤2)、利用调制器将基带信号调制到需要屏蔽的频段；

步骤3)、用声表滤波器将调制好的信号滤波；

步骤4)、将调制信号放大；

步骤5)、利用定向天线将信号发射到空间，覆盖空间有用的通信信号，达到屏蔽效果。

2.根据权利要求1所述的微功率智能数字定向手机信号屏蔽器，其特征在于：所述联机模块采用网口转换芯片。

3.根据权利要求1所述的微功率智能数字定向手机信号屏蔽器，其特征在于：所述联机模块采用FSK模块。

4.根据权利要求1所述的微功率智能数字定向手机信号屏蔽器，其特征在于：还包括与中央处理器连接的功率调节模块，其用于控制每个通道上的衰减电路以实现功率调节。

5.根据权利要求4所述的微功率智能数字定向手机信号屏蔽器，其特征在于：所述功率调节模块利用电位器调节电压，控制通道上的衰减电路以实现功率调节。

6.根据权利要求4所述的微功率智能数字定向手机信号屏蔽器，其特征在于：所述功率调节模块采用上位机下发的指令，利用可编程逻辑阵列产生PWM信号，并经过滤波模块后，将电压送给衰减电路以实现功率调节。

7.根据权利要求1所述的微功率智能数字定向手机信号屏蔽器，其特征在于：还包括与中央处理器连接的功率检测模块，通过检波管对输出功率进行检波，并将检波所得信号通过放大模块放大之后，送给中央处理器的数模转换器进行采样，中央处理器通过采样电压，换算成当前功率，并通过LED灯的亮度或通过联机模块发送到上位机中显示。