CN107359958A - 捷变频智能干扰机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信屏蔽技术领域。本发明公开了一种捷变频智能干扰机，其组成包括发射单元、接收单元和干扰单元；所述发射单元工作在宽频带状态满足n路干扰信号带宽要求；所述干扰单元包括信号检测单元、n路干扰信号产生电路、多路复用器和捷变频单元；所述信号检测单元与n路干扰信号产生电路连接，所述n路干扰信号产生电路与多路复用器连接，通过所述多路复用器向发射单元传输n路干扰信号，所述信号检测单元通过检测环境信号，输出与环境信号特征匹配的n路信号，分别控制n路干扰信号产生电路输出相应干扰信号；所述捷变频单元与发射单元和接收单元相连，用于切换发射单元和接收单元的载波频率；n≥2。本发明有利于保护环保及人体健康，并保证干扰的可靠性。

Description

捷变频智能干扰机

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及通信屏蔽(干扰)技术领域，特别涉及捷变频智能干扰机。

背景技术

通信技术的发展为人们的生活带来方便的同时，也为信息的安全管理和控制带来了挑战。通常情况下，人们需要手机通信来方便生活和交流，但在有些特定的时间和地点，需要限制手机通信以实现信息的保密或者限制非法的信息交互。在保密会议场所需要限制非授权的手机接入；在考场环境中，为了保证考试的公平性，需要屏蔽无线电信号，以阻止利用手机进行作弊的行为；在反恐领域，需要阻断手机通信以避免利用手机来遥控炸弹而进行的恐怖袭击。

现有技术为了解决上述问题，通过干扰无线信号的方式来中断手机和基站的通信。常用的干扰屏蔽方式有压制式干扰和智能干扰。压制式干扰是通过不间断的发射全频段、较大功率的扫频干扰信号进行压制，使手机接收的信噪比达不到解调要求，从而干扰手机的正常通信；智能干扰是通过分析被干扰信号的特征，产生和被干扰信号具有相同特征的强相关干扰信号，其中相关干扰信号可以是部分特征信号相关如同步信号相关，也可以是全部特征信号相关即仿冒信号。前者只干扰特定的信道如破坏同步信道等，后者则可以让接收机错误连接到干扰器上。由于对无线通信需求广泛以及通信技术的发展更新很快，导致现有的通信频段分布很广且多种体制并存。现有的干扰机为了能有效干扰无线信号，通常采用多路独立的硬件通道，每一种通信体制需要至少一路射频和一根天线，如现有的干扰机需要同时干扰GSM900、CDMA800、DCS1800、CDMA2000、WCDMA、LTE、WIFI等通信信号，需要同时发射至少5路工作在不同频段的干扰信号，才能实现有效干扰。

现有技术的智能干扰机结构通常由发射单元、接收单元和干扰单元等组成。随着数字电路技术的发展，智能干扰机小信号处理部分都采用了数字电路处理技术。智能干扰机接收单元主要包括低噪声放大器、下变频器、低通滤波器和模数转换器(ADC)；发射单元2主要包括数模转换器(DAC)、低通滤波器、上变频器、带通滤波器和射频功率放大器；干扰单元3主要包括信号检测和干扰信号发射器、时钟同步等模块。

智能干扰机工作原理是，针对某个通信频率，接收单元对该频率通信信号进行检测和接收，通过放大、解调、滤波等前端处理后进行模数转换，并将数字信号输入干扰单元。干扰单元对接收单元接收的环境信号进行检测，提取信号特征并产生与该信号特征匹配的数字干扰信号。该数字干扰信号输入发射单元进行数模转换和低通滤波后得到模拟干扰信号，经过上变频和带通滤波器后进行功率放大，最后通过天线发射出去，对环境信号进行干扰。

可以看出，如果环境中存在多种信号，如GSM900、CDMA800、DCS1800、CDMA2000、WCDMA、LTE、WIFI等，就需要对多路环境信号进行干扰，或实现全频段干扰，即对每一种通信体制实施干扰和屏蔽。由于各种通信体制具有不同的载波频率以及不同的调制方式，对每一种通信体制都需要一路独立的干扰通道，从而导致干扰系统设备复杂，干扰信号总功率过大，可能污染电磁环境并且不利于人体健康。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种捷变频智能干扰机，通过分析周围电磁环境信号的频谱、信号强度、调制方式等特征，自适应地发射多种通信体制的干扰信号，通过多路复用的方式发射出去，对环境信号进行干扰，以解决现有技术干扰系统设备复杂，干扰总功率过大，不利于环境及人体健康的问题。

为了实现上述目的，根据本发明具体实施方式的一个方面，提供了一种捷变频智能干扰机，包括发射单元、接收单元和干扰单元；所述发射单元与干扰单元连接，所述接收单元与干扰单元连接；所述干扰单元根据接收单元接收的环境信号检测信号特征，产生与所述信号特征匹配的干扰信号，通过发射单元发射出去对所述信号进行干扰；其特征在于，所述发射单元工作在宽频带状态满足n路干扰信号带宽要求；所述干扰单元包括信号检测单元、n路干扰信号产生电路、多路复用器和捷变频单元；所述信号检测单元与n路干扰信号产生电路连接，所述n路干扰信号产生电路与多路复用器连接，通过所述多路复用器向发射单元传输n路干扰信号，所述信号检测单元通过检测环境信号，输出与环境信号特征匹配的n路信号，分别控制n路干扰信号产生电路输出相应干扰信号；所述捷变频单元与发射单元和接收单元相连，用于切换发射单元和接收单元的载波频率；n≥2。

进一步的，所述发射单元和接收单元通过双工器与同一宽频带天线连接。

进一步的，所述n路干扰信号每一路都具有增益控制器，用于调整该路干扰信号的增益。

进一步的，所述干扰单元能够检测非授权频段的通信信号，并产生相应干扰信号对该频段通信实施干扰。

具体的，所述多路复用器为频分复用器。

具体的，所述多路复用器为时分复用器。

具体的，所述多路复用器既可以对n路干扰信号频分复用也可以时分复用。

进一步的，所述发射单元为数字式发射单元，所述接收单元为数字式接收单元，所述数字式接收单元将检测的环境信号转换成数字信号后进行特征识别，所述数字式发射单元对多路复用器输出的数字式干扰信号转换成模拟信号后进行发射。

本发明的有益效果是，通过分析周围基站信号的频谱、信号强度、调制方式等特征，自适应地产生多种体制的干扰信号，通过时分复用或频分复用的方式发射出去，对各种通信体制信号进行针对性干扰，有效降低了系统的硬件复杂性。本发明的干扰机，有信号存在才干扰，有几种体制的信号就发射几种对应的干扰信号，从而减少周围空间的电磁污染，有利于保护环保及人体健康，并保证干扰的可靠性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的具体实施方式、示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1的干扰机结构示意图；

图2为实施例1的干扰单元结构示意图；

图3为实施例2的电路结构示意图；

图4为实施例3的干扰单元结构示意图。

其中：

1——接收单元；

2——发射单元；

3——干扰单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的具体实施方式、实施例以及其中的特征可以相互组合。现将参考附图并结合以下内容详细说明本发明。

为了使本领域技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明具体实施方式、实施例中的附图，对本发明具体实施方式、实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的具体实施方式、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方式、实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明中涉及的各种通信制式，如GSM900、CDMA800、DCS1800、CDMA2000、WCDMA、LTE、WIFI等，以及描述中采用的符号，如GSM、CDMA、DCS、CDMA、WCDMA、LTE等，与通信技术中的意义相同。

实施例1

参见图1，本例捷变频智能干扰机，包括发射单元2、接收单元1和干扰单元3。

本例发射单元2包括DAC、带通滤波器、上变频器、带通滤波器和射频功率放大器中射频功率放大器采用了宽频带射频功率放大器，能够满足放大各种制式干扰信号和多路混合干扰信号的要求，本例发射单元2能够在宽频带状态下工作，满足n路干扰信号带宽要求。

本例天线也相应采用了宽频带天线，能够满足宽频带发射和接收的要求。

本例接收单元1包括低噪声放大器、下变频器、低通滤波器和ADC。本例接收单元1能够通过宽频带天线，接收和处理各种制式和不同频率的通信信号。

如图1所示，本例接收单元1和发射单元2通过双工器与天线连接，共用一副宽频带天线完成环境信号接收和干扰信号发射。

参见图2，本例干扰单元2包括信号检测单元、n路干扰信号产生电路、多路复用器和捷变频单元。

本例信号检测单元可以检测通信信号强度、授权频段的通信信号制式(GSM、CDMA、WCDMA、LTE等)、授权频段使用的发射频率，同时还能检测非授权频段的使用情况，如检测相邻的非授权频段是否被使用等。检测方式可以设置为开机检测或者定时检测。本例信号检测单元通过检测环境信号，输出与环境信号特征匹配的n路信号，分别控制n路干扰信号产生电路输出相应干扰信号。

本例n路干扰信号产生电路用于产生与通信信号具有相同特征的各种信号，这些特征包括通信制式、频率、功率、调制方式等。如图2所示，本例n路干扰信号产生电路包括GSM信号发生器、CDMA信号发生器、WCDMA信号发生器……LTE信号发生器等。产生的信号为多载波信号，以及频谱为f₀～f_n-1的直接数字频率频率合成器(DDS1～DDSn)。每一路干扰信号产生电路还包括用于对频谱搬移后的信号进行滤波的滤波器1～滤波器n，以及用于调整该路干扰信号增益的增益控制器。各个增益控制器都受到信号检测器的控制，每一路干扰信号的增益可以根据检测的环境信号强度大小独立调整，使干扰信号增益与被干扰信号强度相适应。每一路干扰信号经过增益调整后都连接到多路复用器的输入端，通过多路复用器向发射单元2传输干扰信号。

本例多路复用器用于将多种不同通信制式的干扰信号进行复用。多路复用器受信号检测器的控制，可以选择输入干扰信号中的一路或多路信号同时输出到发射单元，也可以选择输入信号的任意组合进行输出，如只让GSM和CDMA输出等。在只有一路信号输出时，可以让多路输入干扰信号采用交替方式时分复用输出，同时控制捷变频单元在各自的载波频率上快速调整，从而实现对各种制式信号的干扰。本例多路复用器也可以以对n路干扰信号频分复用也可以时分复用。

本例捷变频单元用于产生参考时钟的时钟源，本例时钟源采可以用压控振荡器(VCO)或数字频率合成器，用于时钟快速调整和同步。本例捷变频单元与发射单元和接收单元相连，用于切换发射单元和接收单元的载波频率，实现接收单元1的下变频器和发射单元2的上变频器快速同步和跳变，如图1所示。

实施例2

本例干扰单元采用xilinx公司FPGA(现场可编程门阵列)平台的ZC706片上系统芯片构成，采用ADI公司的ADRV9371构成接收单元和发射单元，如图3所示。本例发射单元接和收单元均为数字式结构，接收单元将检测的环境信号转换成数字信号后传输到干扰单元进行特征识别，发射单元对多路复用器输出的数字式干扰信号也要先转换成模拟信号后再进行发射。

本例中，ZC706和ADRV9371利用FMC(FPGA Mezzanine Card)接口进行连接，发射单元通过射频电缆与宽频带射频功率放大器连接，宽频带射频功率放大器的工作频率为500～3000MHz，发射功率从0～20W可调，宽频带射频功率放大器通过射频电缆和双工器连接，双工器和宽频带天线连接。系统工作时，ZC706配置ADRV9371的相关参数，打开接收通道进入接收模式，在800～1000MHz范围内扫描检测空间环境的信号强度、调制类型、载波频率等信息，检测完成后，ZC706启动干扰信号产生电路，同时产生GSM900MHz和CDMA800MHz两路干扰信号，CDMA800MHz下行频段为870～880MHz，GSM900MHz下行频段为935～960MHz，以CDMA800MHz信号作为基准，则GSM信号的DDS频率和CDMA800MHz信号DDS频率的相对偏移为72.5MHz，多路复用器设置为GSM信号和CDMA信号输出，两路复合信号进入ADRV9371其中一路发射通道，设置ADRV9371的载波频率，经宽带射频功放发射出去。在本实施例中，仅使用一路射频通道和一根天线同时干扰两种不同制式的基站信号。

实施例3

参见图4，本例3路干扰信号产生电路同时产生15MHz的TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA干扰信号，以TD-SCDMA信号的中心频率为参考，分别设置CDMA2000和WCDMA的直接数字频率合成器DDS的频率为100MHz和120MHz，经滤波和增益调整后复用输出。三路合成信号的总带宽为135MHz。将ADRV9371的载波频率设置为2077.5MHz，则输出的干扰信号TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA的载波频率分别为2010～2025MHz、2110～2125MHz和2130～2145MHz。ADRV9371的输出带宽最大为250MHz，在本例中，仅使用一路射频通道和一根发射天线同时干扰分布在不同载波频段的三种不同制式的基站信号，实现系统的小型化。

本发明中，n路干扰信号产生电路的路数n理论上可以不受限制，通常干扰信号产生电路只要能够产生5路针对主流通信手段的干扰信号，即n＝5时，本发明的干扰机基本上就能够满足目前各种通信信号的干扰需求。常用的有n＝2、n＝3、n＝5的多路干扰机。

Claims (8)

1.捷变频智能干扰机，包括发射单元、接收单元和干扰单元；所述发射单元与干扰单元连接，所述接收单元与干扰单元连接；所述干扰单元根据接收单元接收的环境信号检测信号特征，产生与所述信号特征匹配的干扰信号，通过发射单元发射出去对所述信号进行干扰；其特征在于，所述发射单元工作在宽频带状态满足n路干扰信号带宽要求；所述干扰单元包括信号检测单元、n路干扰信号产生电路、多路复用器和捷变频单元；所述信号检测单元与n路干扰信号产生电路连接，所述n路干扰信号产生电路与多路复用器连接，通过所述多路复用器向发射单元传输n路干扰信号，所述信号检测单元通过检测环境信号，输出与环境信号特征匹配的n路信号，分别控制n路干扰信号产生电路输出相应干扰信号；所述捷变频单元与发射单元和接收单元相连，用于切换发射单元和接收单元的载波频率；n≥2。

2.根据权利要求1所述的捷变频智能干扰机，其特征在于，所述发射单元和接收单元通过双工器与同一宽频带天线连接。

3.根据权利要求1所述的捷变频智能干扰机，其特征在于，所述n路干扰信号每一路都具有增益控制器，用于调整该路干扰信号的增益。

4.根据权利要求1所述的捷变频智能干扰机，其特征在于，所述干扰单元能够检测非授权频段的通信信号，并产生相应干扰信号对该频段通信实施干扰。

5.根据权利要求1所述的捷变频智能干扰机，其特征在于，所述多路复用器为频分复用器。

6.根据权利要求1所述的捷变频智能干扰机，其特征在于，所述多路复用器为时分复用器。

7.根据权利要求1所述的捷变频智能干扰机，其特征在于，所述多路复用器既可以对n路干扰信号频分复用也可以时分复用。

8.根据权利要求1所述的捷变频智能干扰机，其特征在于，所述发射单元为数字式发射单元，所述接收单元为数字式接收单元，所述数字式接收单元将检测的环境信号转换成数字信号后进行特征识别，所述数字式发射单元对多路复用器输出的数字式干扰信号转换成模拟信号后进行发射。