CN108513700A - 信号干扰电路及设备 - Google Patents

Abstract

一种信号干扰电路及设备，用于干扰无人机的遥控信号，其中，信号干扰电路(200)包括锯齿波产生电路(1)、噪声电路(2)、电平搬移电路(3)、VCO模块(4)、功率放大电路(5)及天线(6)，噪声电路用于产生窄带噪声；锯齿波产生电路的输出端和噪声电路的输出端分别连接电平搬移电路的输入端，电平搬移电路用于将窄带噪声叠加至锯齿波信号上，并将叠加有噪声的锯齿波信号输出至VCO模块，由VCO模块将叠加有噪声的锯齿波信号转换成扫频信号，并将扫频信号经功率放大电路送至天线。通过产生频率随着时间线性变化噪声调制的扫频信号实现对无人机遥控信号的干扰，干扰效率更高、干扰效果更好。

Description

信号干扰电路及设备

技术领域

本发明涉及信号干扰领域，尤其涉及一种信号干扰电路及设备。

背景技术

随着无人机的普及，民用无人机也越来越平民化，这就会对一些安防敏感区域造成威胁，故急需对民用无人机进行空中管制。常规的做法是在这些安防敏感区域发射干扰信号，以实现对民用无人机遥控信号的干扰，使得民用无人机在这些安防敏感区域无法正常工作。小型民用无人机一般采用2.4GHz(单位：吉赫)或者5.8GHz等ISM(IndustrialScientific Medical)频段信号进行遥控。

通常，无人机遥控信号会采用跳频通信来增强信号的抗干扰能力。而对于跳频通信，干扰的方式主要可分为跟踪式干扰和阻塞式干扰。其中，跟踪式干扰需要获知跳频图案或者能快速捕捉载波并进行干扰，比较难以实现。典型的阻塞式干扰包括宽带噪声干扰、部分频带干扰、梳状干扰和扫频干扰。

宽带噪声干扰即一定带宽的随机噪声信号，其在相同功率谱密度时所需总的功率较大；部分频带干扰的干扰频率只覆盖通信频段的一部分，很难对跳频信号构成威胁；梳状干扰是在一些频点对信号进行干扰，其需要了解所有跳频载波频率，实现较为复杂，而且不同的产商、不同型号的无人机所使用的频点不同，梳状干扰方式难以通用；扫频干扰的干扰频率随时间变化，在某个时间点干扰只存在一段频率上，随着时间的推移，其干扰覆盖整个带宽。目前扫频干扰一般采用DDS(Direct Digital Synthesizer，直接频率合成技术)实现或用锯齿波电压输入到VCO(即压控振荡器)获得，而基于DDS的扫频电路成本较高，并且输出频率低，一般需要倍频才能获得2.4GHz或5.8GHz的干扰信号来实现对无人机遥控信号的干扰。采用锯齿波电压输入VCO获得扫频信号，电路结构较为容易实现，但对于无人机遥控信号，还需要确定扫频的频率带宽和最佳的扫频周期。另外，通常无人机遥控信号的带宽较窄，单音扫频干扰虽然能获得较好的效果，但干扰效率不高。

发明内容

本发明提供一种信号干扰电路及设备。

根据本发明第一方面，提供一种信号干扰电路，用于干扰无人机的遥控信号，包括锯齿波产生电路、噪声电路、电平搬移电路、VCO模块、功率放大电路及天线，所述噪声电路用于产生窄带噪声；所述锯齿波产生电路的输出端和所述噪声电路的输出端分别连接所述电平搬移电路的输入端，所述电平搬移电路用于将窄带噪声叠加至锯齿波信号上，并将叠加有噪声的锯齿波信号输出至所述VCO模块，由所述VCO模块将叠加有噪声的锯齿波信号转换成扫频信号，并将所述扫频信号经所述功率放大电路送至所述天线。

根据本发明第二方面，提供一种信号干扰设备，用于干扰无人机的遥控信号，所述信号干扰电路包括壳体和设置在壳体内的信号干扰电路以及锯齿波产生电路、噪声电路、电平搬移电路、VCO模块、功率放大电路及天线，所述噪声电路用于产生窄带噪声；所述锯齿波产生电路的输出端和所述噪声电路的输出端分别连接所述电平搬移电路的输入端，所述电平搬移电路用于将窄带噪声叠加至锯齿波信号上，并将叠加有噪声的锯齿波信号输出至所述VCO模块，由所述VCO模块将叠加有噪声的锯齿波信号转换成扫频信号，并将所述扫频信号经所述功率放大电路送至所述天线。

由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明通过将噪声信号与锯齿波信号或者三角波信号叠加后再输入至VCO模块进行调制，获得频率随着时间线性变化噪声调制的扫频信号，从而实现对无人机遥控信号的干扰，使得无人机失控，进而迫使无人机降落或者返航。相比于单音扫频信号和宽带干扰信号，本发明的扫频信号具有更高的干扰效率，即在天线端输出相同的干扰信号功率下，本发明的扫频信号能够获得更远的干扰效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的信号干扰电路的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一具体的信号干扰电路的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的噪声电路的结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的信号干扰电路的结构示意图；

图5是本发明实施例三提供的信号干扰设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的信号干扰电路200及设备可用于干扰遥控信号，所述遥控信号可为无人机、遥控汽车、机器人等设备的遥控信号。

本发明实施例将以信号干扰电路200及设备用于干扰无人机遥控信号为例进一步说明。可选地，所述无人机为民用无人机，所述遥控信号为民用无人机遥控信号。

下面结合附图，对本发明的信号干扰电路200及设备进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

实施例一

参见图1，本发明实施例一提供一种信号干扰电路200，该信号干扰电路200包括锯齿波产生电路1、噪声电路2、电平搬移电路3、VCO模块4、功率放大电路5及天线6。其中，所述噪声电路2用于产生窄带噪声，所述锯齿波产生电路1的输出端和所述噪声电路2的输出端分别连接所述电平搬移电路3的输入端，所述电平搬移电路3用于将窄带噪声叠加至锯齿波信号上，并将叠加有噪声的锯齿波信号输出至所述VCO模块4，由所述VCO模块4将叠加有噪声的锯齿波信号转换成扫频信号，并将所述扫频信号经所述功率放大电路5送至所述天线6。

本实施例的信号干扰电路200，通过将噪声信号与锯齿波信号叠加后再输入至VCO模块4进行调制，由于锯齿波信号是随着时间线性变化的，因而，本实施例的信号干扰电路200最终获得的是频率随着时间线性变化噪声调制的扫频信号，通过所述扫频信号对无人机遥控信号进行干扰，使得无人机失控，进而迫使无人机降落或者返航，相对于单音扫频信号和宽带干扰信号，本发明实施例的信号干扰电路200产生的扫频信号干扰效率更高、干扰效果更好。

相比于只输入锯齿波信号至VCO进行调制以获得频率随时间线性变化的扫频信号，本实施例的扫频信号具有一定噪声带宽，更加符合无人机遥控信号的带宽特性，从而达到对无人机遥控信号较好的干扰效果。而相比于输入噪声信号和固定电压值至VCO进行调制以获得噪声调制的单频干扰信号，本实施例的扫频信号的频率随时间线性变化，干扰效率更高，干扰效果更好。

在一些例子中，信号干扰电路200产生的扫频信号的频率范围为2.4～2.485GHz，从而实现对使用2.4GHz的频段信号进行遥控的无人机遥控信号的干扰。在其他一些例子中，信号干扰电路200产生的扫频信号的频率范围为5.725～5.85GHz，从而实现对使用5.8GHz的频段信号进行遥控的无人机遥控信号的干扰。

需要说明的是，本实施例的窄带信号是指信号带宽远小于其所在的窄频或者中心频率的信号。一般情况下，窄带信号的相对带宽小于1％。

锯齿波产生电路1用于产生锯齿波信号，使得加载在VCO模块4的控制信号为周期线性变化的，从而产生频率随时间线性变化的扫频信号，以更好地对遥控信号进行干扰。一般遥控信号在单个频点的驻留时间是数百微秒，在对遥控信号进行干扰时，若扫频信号的扫频周期过长，远超出遥控信号的驻留时间，跳频的遥控信号则可有效避开所述扫频信号的干扰，干扰效果较差；只有扫频信号的扫频周期足够短，在一个跳频周期内，扫频信号与遥控信号的碰撞次数才会增加，从而获得较好的干扰效果。通常，遥控信号一个字节需要的时长是10μs(单位：微秒)以上，可选地，所述锯齿波产生电路1产生的锯齿波信号的周期为5μs～10μs，从而实现对遥控信号的每一字节均进行干扰，使得无人机不能解析出遥控信号，从而获得较好地干扰效果。优选地，所述锯齿波产生电路1产生的锯齿波信号的周期为5μs。

可选地，锯齿波信号的电压幅度大小可根据所需的扫频信号的频率大小来设置。本实施例中，所述锯齿波信号为锯齿波电压。

参见图2，锯齿波产生电路1可包括555定时器。本实施例中，锯齿波产生电路1采用555定时器无稳态多谐振荡器接法电路来产生锯齿波电压。其中，555定时器无稳态多谐振荡器接法电路可采用本领域常规技术的555定时器无稳态多谐振荡器。

本实施例中，噪声电路2产生的窄带噪声为窄带高斯白噪声。可选地，参见图3，所述噪声电路2包括用于产生窄带高斯白噪声的反向偏置的齐纳二极管D，利用齐纳二极管D的反偏特性产生窄带高斯白噪声，电路结构简单。其中，所述齐纳二极管D的阳极接地，阴极连接电压源，所述齐纳二极管D的阴极为所述噪声电路2的输出端。

可选地，结合图2和图3，所述噪声电路2还包括音频放大电路21以及滤波电路22。所述齐纳二极管D输出的窄带高斯白噪声经所述音频放大电路21和滤波电路22后输出至所述电平搬移电路3。

参见图3，所述齐纳二极管D的阴极连接所述音频放大电路21的输入端，所述音频放大电路21的输出端连接所述滤波电路22的输入端，所述滤波电路22的输出端为所述噪声电路2的输出端。通过设置音频放大电路21，对齐纳二极管D产生的窄带高斯白噪声的幅值进行放大，并通过设置滤波电路22，对放大后的窄带高斯白噪声进行滤波处理，从而使得噪声电路2输出满足需求的窄带高斯白噪声。

需要说明的是，本发明实施例并不对所述音频放大电路21和滤波电路22的连接顺序进行限定。并且，所述音频放大电路21可选择本领域常规的音频放大电路，所述滤波电路22可选择本领域常规的滤波电路。

考虑到无人机遥控信号的带宽比较窄，本实施例的信号干扰电路200产生的扫频信号的带宽为2MHz，以提高对遥控信号的干扰效率。而扫频信号的带宽与所述噪声电路2输出的窄带噪声的幅度相关，可通过调节所述窄带噪声的幅度来调节所述扫频信号的带宽。为实现对窄带噪声的幅值的调节，所述噪声电路2还可包括电位器R或者信号放大器。

在一些例子中，所述噪声电路2包括电位器R，参见图3，所述滤波电路22的输出端连接所述电位器R的输入端，所述电位器R的输出端为所述噪声电路2的输出端。其中，所述电位器R还包括调节端，通过调节该调节端来控制所述噪声电路2产生的窄带噪声的幅值大小，从而调节最终产生的扫频信号的带宽。当然，所述音频放大电路21、滤波电路22和电位器R之间的设置顺序也可互换，本发明实施例并不对所述音频放大电路21、滤波电路22和电位器R的连接顺序进行限定。

在其他一些例子中，所述噪声电路2包括信号放大器，所述滤波电路22的输出端连接信号放大器的输入端，所述信号放大器的输出端为所述噪声电路2的输出端，通过设置信号放大器的放大倍数来调节所述噪声电路2产生的窄带噪声的幅值大小，从而调节最终产生的扫频信号的带宽。当然，所述音频放大电路21、滤波电路22和信号放大器之间的设置顺序也可互换，本发明实施例并不对所述音频放大电路21、滤波电路22和信号放大器的连接顺序进行限定。

本实施例通过设置电平搬移电路3对锯齿波信号和窄带噪声进行叠加后再输入至所述VCO模块4，从而保证锯齿波信号和窄带信号是同步加载到所述VCO模块4的输入端的，以确保所述VCO模块4在每一时刻所输出的扫频信号均为窄带信号。

另外，所述电平搬移电路3还用于对锯齿波电压进行电平搬移处理。本实施例中，所述运算放大器根据所需的扫频信号的频率要求(例如，针对2.4GHz的无人机遥控信号，所需的扫频信号的频率为2.4～2.485GHz)，将叠加有窄带噪声的锯齿波电压搬移到所述VCO模块4所需的电压幅度。

又参见图2，所述电平搬移电路3包括运算放大器。所述运算放大器可与电阻等电子元器件结合形成加法器、减法器或者同向放大、反向放大器等，从而实现对锯齿波电压与窄带噪声(本实施例的窄带噪声为窄带噪声电压)的叠加、电平搬移处理。

其中，所述锯齿波信号和所述窄带噪声输入所述运算放大器的方式可根据需要设定。例如，所述锯齿波信号和所述窄带噪声可同时输入所述运算放大器的同相输入端；或者所述锯齿波信号和所述窄带噪声可同时输入所述运算放大器的反相输入端。

所述VCO模块4包括VCO，所述VCO的控制电压输入端为所述VCO模块4的输入端，所述VCO的输出端为所述VCO模块4的输出端。本实施例中，由于所述VCO的控制电压输入端所加载的叠加有窄带噪声的锯齿波电压是线性变化的，故所述VCO输出扫频信号的频率也是线性变化的。

所述功率放大电路5包括功率放大器(PA，Power Amplifier)，用于对所述VCO模块4输出的扫频信号进行放大，其可选择为本领域常规的信号放大电路。例如，为使得信号干扰电路200工作稳定，并获得较高增益和功率，所述功率放大电路5可选择两级信号放大器。

所述天线6用于将扫频信号发射出去。所述天线6可选择全向天线6或者定向天线6，例如，所述天线6选择全向天线6，使得信号干扰电路200最终发射的扫频信号的能量各向分布均匀，从而对遥控信号进行更好的干扰。在无人机的方位确定时，所述天线6可选择定向天线6，以实现对所述无人机遥控信号的集中干扰。

实施例二

本发明实施例二提供一种信号干扰电路200，不同于实施例一的信号干扰电路200，实施例二的信号干扰电路200是将实施例一的信号干扰电路中的锯齿波产生电路1替换成三角波产生电路。

参见图4，所述电平搬移电路3将所述三角波产生电路产生的三角波信号和所述噪声电路2产生的窄带噪声叠加和/或电平搬移处理后输入所述VCO模块4，由所述VCO模块4将叠加有窄带噪声的三角波信号转换成扫频信号，由功率放大电路5、天线6将所述扫频信号发射出去，从而实现对遥控信号的干扰。本实施例中，所述三角波信号为三角波电压，所述窄带噪声为窄带噪声电压。

本实施例的信号干扰电路200，通过将噪声信号与三角波信号叠加后再输入至VCO模块4进行调制，由于三角波信号是随着时间线性变化的，因而能够获得频率随着时间线性变化噪声调制的扫频信号，通过所述扫频信号对无人机遥控信号进行干扰，使得无人机失控，进而迫使无人机降落或者返航。相对于单音扫频信号和宽带干扰信号，本发明实施例的信号干扰电路200产生的扫频信号干扰效率更高、干扰效果更好。

相比于只输入三角波信号至VCO进行调制，获得频率随时间线性变化的扫频信号，本实施例的扫频信号具有一定噪声带宽，更加符合无人机遥控信号的带宽特性，从而达到对无人机遥控信号较好的干扰效果。而相比于输入噪声信号和固定电压值至VCO进行调制，获得噪声调制的单频干扰信号，本实施例的扫频信号的频率随时间线性变化，干扰效率更高，干扰效果更好。

实施例二的噪声电路2、电平搬移电路3、VCO模块4、功率放大电路5以及天线6与实施例一相同，可参照实施例一并结合图1至图4进行说明。

实施例一中的锯齿波产生电路和实施例二中的三角波产生电路可由正弦波产生电路替代。然而，由于锯齿波信号和三角波信号均随着时间线性变化，相应地，所述VCO模块4输出的扫频信号的频率也会随着时间线性变化，不会出现某些频率驻留时间长、某些频率驻留时间短的问题，干扰效果较好。而所述正弦波产生电路产生的正弦波信号不是线性变化的，若使用正弦波电压作为所述VCO模块4的控制电压，所述VCO模块4输出的扫频信号则会出现在某些频率驻留时间长某、某些频率驻留时间短的问题，干扰效果不理想。故本发明实施例优先锯齿波产生电路1和三角波产生电路作为所述VCO模块4的控制电压的来源。

实施例三

参见图5，本发明实施例三提供一种信号干扰设备，所述信号干扰设备包括壳体100和信号干扰电路200。其中，所述信号干扰电路200设置在所述壳体100内，通过壳体100对信号干扰电路200进行保护，延长信号干扰设备的寿命，且通过壳体能够解决裸露的信号干扰电路200存在的安全隐患问题。

可选地，实施例三的信号干扰电路200为实施例一的信号干扰电路200或者实施例二的信号干扰电路200。

本实施例的信号干扰设备，通过将噪声信号与锯齿波信号，或者噪声信号与三角波信号相叠加后再输入至VCO模块4进行调制，从而获得频率随着时间线性变化噪声调制的扫频信号，相对于单音扫频信号和宽带干扰信号，本发明实施例的信号干扰设备产生的扫频信号干扰效率更高、干扰效果更好，从而更好地对无人机遥控信号进行干扰，使得无人机失控，进而迫使无人机降落或者返航。

另外，为方便操作，所述信号干扰设备还包括设置在上的按钮300，所述按钮300与所述信号干扰电路200电连接。可选地，所述按钮300为开关按钮，用于控制所述信号干扰电路200的开启/关闭。例如，所述开关按钮用于控制所述信号干扰电路200的供电电源的接通与断开，在需要发射扫频信号对无人机遥控信号进行干扰时，按下所述开关按钮，使得所述信号干扰电路200与所述供电电源接通，所述信号干扰电路200即可产生扫频信号，从而实现对无人机遥控信号的干扰，实现较为方便、快捷。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明实施例所提供的信号干扰电路及设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (19)

1.一种信号干扰电路，用于干扰无人机的遥控信号，其特征在于，包括锯齿波产生电路、噪声电路、电平搬移电路、VCO模块、功率放大电路及天线，所述噪声电路用于产生窄带噪声；

所述锯齿波产生电路的输出端和所述噪声电路的输出端分别连接所述电平搬移电路的输入端，所述电平搬移电路用于将窄带噪声叠加至锯齿波信号上，并将叠加有噪声的锯齿波信号输出至所述VCO模块，由所述VCO模块将叠加有噪声的锯齿波信号转换成扫频信号，并将所述扫频信号经所述功率放大电路送至所述天线。

2.根据权利要求1所述的信号干扰电路，其特征在于，所述锯齿波产生电路包括555定时器。

3.根据权利要求2所述的信号干扰电路，其特征在于，所述555定时器产生的锯齿波信号的周期为5μs～10μs。

4.根据权利要求1所述的信号干扰电路，其特征在于，所述窄带噪声为窄带高斯白噪声，所述噪声电路包括用于产生窄带高斯白噪声的反向偏置的齐纳二极管。

5.根据权利要求4所述的信号干扰电路，其特征在于，所述噪声电路还包括音频放大电路及滤波电路，所述齐纳二极管输出的窄带高斯白噪声经所述音频放大电路、滤波电路后输出。

6.根据权利要求5所述的信号干扰电路，其特征在于，所述噪声电路还包括电位器或信号放大器，所述滤波电路的输出端连接所述电位器或信号放大器的输入端，所述电位器或信号放大器的输出端连接所述电平搬移电路的输入端。

7.根据权利要求1所述的信号干扰电路，其特征在于，所述电平搬移电路还用于对锯齿波信号进行电平搬移处理；

所述电平搬移电路包括运算放大器。

8.根据权利要求1所述的信号干扰电路，其特征在于，所述扫频信号的带宽为2MHz，且其频率范围为2.4～2.485GHz，或者，5.725～5.85GHz。

9.根据权利要求1所述的信号干扰电路，其特征在于，所述锯齿波产生电路可替换为三角波产生电路。

10.一种信号干扰设备，用于干扰无人机的遥控信号，其包括壳体和设置在壳体内的信号干扰电路，其特征在于，所述信号干扰电路包括锯齿波产生电路、噪声电路、电平搬移电路、VCO模块、功率放大电路及天线，所述噪声电路用于产生窄带噪声；

所述锯齿波产生电路的输出端和所述噪声电路的输出端分别连接所述电平搬移电路的输入端，所述电平搬移电路用于将窄带噪声叠加至锯齿波信号上，并将叠加有噪声的锯齿波信号输出至所述VCO模块，由所述VCO模块将叠加有噪声的锯齿波信号转换成扫频信号，并将所述扫频信号经所述功率放大电路送至所述天线。

11.根据权利要求10所述的信号干扰设备，其特征在于，所述锯齿波产生电路包括555定时器。

12.根据权利要求11所述的信号干扰设备，其特征在于，所述555定时器产生的锯齿波信号的周期为5μs～10μs。

13.根据权利要求10所述的信号干扰设备，其特征在于，所述窄带噪声为窄带高斯白噪声，所述噪声电路包括用于产生窄带高斯白噪声的反向偏置的齐纳二极管。

14.根据权利要求13所述的信号干扰设备，其特征在于，所述噪声电路还包括音频放大电路及滤波电路，所述齐纳二极管输出的窄带高斯白噪声经所述音频放大电路、滤波电路后输出。

15.根据权利要求14所述的信号干扰设备，其特征在于，所述噪声电路还包括电位器，所述滤波电路的输出端连接所述电位器的输入端，所述电位器的输出端连接所述电平搬移电路的输入端。

16.根据权利要求10所述的信号干扰设备，其特征在于，所述电平搬移电路还用于对锯齿波信号进行电平搬移处理；

所述电平搬移电路包括运算放大器。

17.根据权利要求10所述的信号干扰设备，其特征在于，所述扫频信号的带宽为2MHz，且其频率范围为2.4～2.485GHz，或者，5.725～5.85GHz。

18.根据权利要求10所述的信号干扰设备，其特征在于，所述锯齿波产生电路可替换为三角波产生电路。

19.根据权利要求10所述的信号干扰设备，其特征在于，所述壳体上设有按钮，所述按钮与所述信号干扰电路电连接。