CN108737014A - 便携式反无人机设备 - Google Patents

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崔艳鹏
胡建伟
陈永飞
李冬宇
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Abstract

本发明涉及反制无人机技术领域，特别涉及便携式反无人机设备。包括枪杆，所述枪杆的后端设置有电池模块，所述枪杆的下端设置有假弹夹；控制模块安装在所述枪杆的下部且位于所述电池模块和假弹夹之间；信号模块包括射频模块和天线模块；所述射频模块包括数字衰减器、功率放大器、带阻滤波器；所述数字衰减器的一端连接信号源，另一端连接功率放大器；所述功率放大器的一端连接数字衰减器，另一端连接带阻滤波器；所述射频模块设置于所述枪杆的内部；所述天线模块包括线极化天线和角锥喇叭天线，所述线极化天线安装在所述枪杆的上端，所述角锥喇叭天线安装在所述枪杆的前端。所述控制模块包括一个按钮式电源总开关和一个船型三档控制开关。

Description

便携式反无人机设备
技术背景
本发明涉及反制无人机技术领域，特别涉及便携式反无人机设备。
背景技术
目前，各国研发的反无人机技术，总体上可以分为三大类。一是直接摧毁类反无人机系统。直接将目标无人机击落，较为典型的是美国波音公司和中国工程物理研究院分别研制的反无人机激光炮；二是干扰阻断类反无人机系统。向目标无人机发射定向的大功率干扰射频，切断无人机与遥控器之间的通讯，从而迫使无人机自行降落或者返航；三是监测控制类反无人机系统。借助阻截无人机使用的传输代码，进而控制无人机，甚至引导其返航，如英国的反无人机防御系统AUDS。
欧美等国家的常用手段基本为“硬杀伤”即直接通过高射炮、地空导弹、空空导弹等方式将其摧毁，这种设备使用时需要在无人区使用，也有部分“软杀伤”，即通过电磁压制，干扰其任务的执行，将其“精神”扰乱。但是这样的机制决定了其开发成本普遍较高并且协作设备较多，给使用造成极度不便。
国内市场，在反无人机领域，目前还没发现专用于监测民用黑飞无人机的大型设备的厂商，大多数监测领域的研发都是中航或者军方在做，民用消费级无人机的监测管理系统很少，大多数反制无人机企业都在做无人机阻拦器相关设备。传统便反无人机设备的缺点有：
1、干扰频段范围窄，最多实现三频段干扰。
2、干扰信号样式单一，扫频间隔及时间无法调整。
3、各个频段无法独立输出控制，联动效果差。
4、携带架设复杂，工程量重。
5、安装加工成本普遍较高。
6、操作较为复杂。
发明内容
为了克服干扰频段范围窄、干扰信号样式单一、扫频间隔及时间无法调整、各个频段无法独立输出控制、联动效果差、携带架设复杂、工程量重、安装加工成本普遍较高、操作较为复杂等技术问题，本发明提供了便携式反无人机设备。
本发明将采用以下技术方案对其做进一步阐述：
一种便携式反无人机设备，包括枪杆，所述枪杆的后端设置有电池模块，所述枪杆的下端设置有假弹夹，还包括控制模块和信号模块，所述控制模块安装在所述枪杆的下部且位于所述电池模块和假弹夹之间；信号模块包括射频模块和天线模块；所述射频模块包括数字衰减器、功率放大器、带阻滤波器；所述数字衰减器的一端连接信号源，另一端连接功率放大器；所述功率放大器的一端连接数字衰减器，另一端连接带阻滤波器；所述射频模块设置于所述枪杆的内部；所述天线模块包括线极化天线和角锥喇叭天线，所述线极化天线安装在所述枪杆的上端，所述角锥喇叭天线安装在所述枪杆的前端。
进一步地，所述射频模块采用扫频式干扰，扫频频率≥200KHz，扫频步进110KHz。
进一步地，所述射频模块输出信号的频率范围：2400-2483MHz、5725-5850 MHz。
进一步地，所述数字衰减器采用ADI公司 hmc624lp4e，工作频率DC-6GHz，6-bit，衰减范围0.5-31.5 dB，步长 0.5dB；
进一步地，所述带阻滤波器截止频率覆盖1565-1850MHz、1595-1610MHz，插损＜0.5dB。
进一步地，所述线极化天线的频率范围为2.4～2.483GHz，增益≥10dB，VSWR≤1.5，功率容量为100W，极化方式采用垂直极化，接口为N-K，天线形式为对数周期。
进一步地，所述角锥喇叭天线的频率范围为5.725～5.85GHz，增益≥10dB，VSWR≤1.5，功率容量为100W，极化方式采用垂直极化，接口为N-K，天线形式为对数周期。
进一步地，所述控制模块包括一个按钮式电源总开关和一个船型三档控制开关；所述船型三档控制开关分别用于控制1560-1620MHz、2400-2486MHz和5720MHz-5850MHz频段信号。
进一步地，所述功率放大器为2个，分别为PA1，PA2。
进一步地，所述PA1选用 ADI 公司hmc755lp4e，工作频率2.3-2.8GHz，输出功率31dBm，增益31dB，将来自衰减器的输入信号放大到31dBm，推动末级功率放大器PA2。
进一步地，所述PA2选用Cree 公司GaN CGH40025，工作频率0-6GHz，输出功率25 W（44dBm），增益14dB，工作电压28V，效率62%。将输出功率放大到20W以上，达到干扰2.4-2.483GHz频段的目的。
进一步地，所述枪身5个部分由4个盖板连接。
进一步地，所述盖板为沉盖板。
有益效果
1、干扰频段包含840.5～845MHz、922.7～927.7 MHz、1430～1444MHz、2400～2483MHz和5725～5850MHz五个频段，可实现对不同频段无人机干扰。
2、采用电池模块、信号模块、控制模块、假弹夹、枪杆5大模块化设计，拆装方便，便于携带。
3、枪身四个盖板采用沉盖板设计，外观美观、简单大方。
4、射频模块包括数字衰减器、功率放大器、带阻滤波器；干扰信号样式采用射频模块实现，扫频间隔及时间可调整。
5、干扰源功率43dBm（单频段），可实现1000米内实时干扰。
6、船型三档控制开关分别用于控制1560-1620MHz、2400-2486MHz和5720MHz-5850MHz频段信号，各个频段可独立输出控制。
7、采用仿枪式设计，扣动扳机即可操作，操作简便安全。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的内部布局图；
图3是本发明的射频模块框图。
图中：1-电池模块、2-信号模块、3-控制模块、4-假弹夹、5-枪杆、21-射频模块、22-天线模块、211-数字衰减器、212-功率放大器、213-带阻滤波器、221-线极化天线、222-角锥喇叭天线。
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。
便携式反无人机设备，包括枪杆5，所述枪杆5的后端设置有电池模块1，所述枪杆5的下端设置有假弹夹4，还包括控制模块3和信号模块2，所述控制模块3安装在所述枪杆5的下部且位于所述电池模块1和假弹夹4之间；信号模块2包括射频模块21和天线模块22；所述射频模块21包括数字衰减器211、功率放大器212、带阻滤波器213；所述数字衰减器211的一端连接信号源，另一端连接功率212放大器；所述功率放大器212的一端连接数字衰减器211，另一端连接带阻滤波器213；所述射频模块21设置于所述枪杆5的内部；所述天线模块22包括线极化天线221和角锥喇叭天线222，所述线极化天线221安装在所述枪杆5的上端，所述角锥喇叭天线222安装在所述枪杆5的前端。所述射频模块21采用扫频式干扰，扫频频率≥200KHz，扫频步进110KHz。所述射频模块21输出信号的频率范围：2400-2483MHz、5725-5850 MHz。所述数字衰减器采用ADI公司 hmc624lp4e，工作频率DC-6GHz，6-bit，衰减范围0.5-31.5 dB，步长 0.5dB；所述带阻滤波器截止频率覆盖1565-1850MHz、1595-1610MHz，插损＜ 0.5dB。所述线极化天线221的频率范围为2.4～2.483GHz，增益≥10dB，VSWR≤1.5，功率容量为100W，极化方式采用垂直极化，接口为N-K，天线形式为对数周期。所述角锥喇叭天线222的频率范围为5.725～5.85GHz，增益≥10dB，VSWR≤1.5，功率容量为100W，极化方式采用垂直极化，接口为N-K，天线形式为对数周期。所述控制模块3包括一个按钮式电源总开关31和一个船型三档控制开关32；所述船型三档控制开关32分别用于控制1560-1620MHz、2400-2486MHz和5720MHz-5850MHz频段信号。
优选的， 2.4GHz ，15dBm的干扰信号经过6位数字衰减器后，控制输出功率大小，达到控制干扰距离的目的。经衰减的信号输出给驱动功率放大器PA1。
目前采用干扰方式为扫频干扰，功率压制。干扰无人机接收机信号，要求干扰源到无人机接收机信号比遥控器到无人机接收机信号大10dB。
已知干扰源功率43dBm，干扰距离1000米。无人机遥控器功率20dBm，遥控器发射天线增益3.5dBi，无人机接收天线增益2dBi。
设干扰源发射天线增益为10dBi，设线缆插损为0dB。设遥控器到接收机信号强度为X，设遥控器到无人机距离为Y
干扰源到无人机空间损耗
lbf1=100 （1）
遥控器到无人机空间损耗为lbf2=32.5+20lgF+20lgY （2）
X=20+2+3.5-lbf2 （3）
X+10=43+2+10-lbf1 （4）
要实现干扰源到无人机接收机信号比遥控器到无人机接收机信号大10dB，同时干扰距离1000米。则要求遥控器距离无人机大于106米。
所述电池模块的型号为7S-25.9V-4AH，充电电压为29.4V，尺寸为40*68*143mm，充电电流为1A，容量为4400mah，输出电压为28V，重量为850g。
应用本发明时，当发现无人机，连接各模块并开启电源总开关， 选择2.4GHz或者5.8GHz档位打开，信号干扰模块就会产生一定功率的干扰信号，然后对准无人机方向，天线模块就会将干扰信号发射出去，辐射范围以枪杆为轴±30°，目前民用无人机主流通讯信号频段是2.4GHz或者5.8GHz，利用干扰模块产生的特点频段信号（2.4GHz或者5.8GHz）来破坏无人机和遥控器之间的通讯和图传信号，当无人机和遥控器信号中断3秒之后就会触发返航功能，从而实现对无人机的反制驱赶来达到特定区域的防御。信号模块的器件采用国外进口，产生的干扰信号在时域上是等幅波，且频域上的谱特性均匀分布，形式为扫频式干扰，利用快速扫频方式，以扫频步进110KHz向无人机方向进行频段扫描，使无人机不能正常接收到有用信号，无法建立正常连接，达到干扰目的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.便携式反无人机设备，包括枪杆（5），所述枪杆（5）的后端设置有电池模块（1），所述枪杆（5）的下端设置有假弹夹（4），其特征在于：还包括控制模块（3）和信号模块（2），所述控制模块（3）安装在所述枪杆（5）的下部且位于所述电池模块（1）和假弹夹（4）之间；
所述信号模块（2）包括射频模块（21）和天线模块（22）；
所述射频模块（21）包括数字衰减器（211）、功率放大器（212）、带阻滤波器（213）；所述数字衰减器（211）的一端连接信号源，另一端连接功率放大器（212）；所述功率放大器（212）的一端连接数字衰减器（211），另一端连接带阻滤波器（213）；所述射频模块（21）设置于所述枪杆（5）的内部；
所述天线模块（22）包括线极化天线（221）和角锥喇叭天线（222），所述线极化天线（221）安装在所述枪杆（5）的上端，所述角锥喇叭天线（222）安装在所述枪杆（5）的前端。
2.根据权利要求1所述的便携式反无人机设备，其特征在于：所述射频模块（21）采用扫频式干扰，扫频频率≥200KHz，扫频步进110KHz。
3.根据权利要求1或2任一所述的便携式反无人机设备，其特征在于：所述射频模块（21）输出信号的频率范围：2400-2483MHz、5725-5850 MHz。
4.根据权利要求1所述的便携式反无人机设备，其特征在于：所述数字衰减器（211）采用ADI公司 hmc624lp4e，工作频率DC-6GHz，6-bit，衰减范围0.5-31.5 dB，步长 0.5dB。
5.根据权利要求1所述的便携式反无人机设备，其特征在于：所述带阻滤波器（213）截止频率覆盖1565-1850MHz、1595-1610MHz，插损＜ 0.5dB。
6.根据权利要求1所述的便携式反无人机设备，其特征在于：所述线极化天线（221）的频率范围为2.4～2.483GHz，增益≥10dB，VSWR≤1.5，功率容量为100W，极化方式采用垂直极化，接口为N-K，天线形式为对数周期。
7.根据权利要求1所述的便携式反无人机设备，其特征在于：所述角锥喇叭天线（222）的频率范围为5.725～5.85GHz，增益≥10dB，VSWR≤1.5，功率容量为100W，极化方式采用垂直极化，接口为N-K，天线形式为对数周期。
8.根据权利要求1所述的便携式反无人机设备，其特征在于：所述控制模块（3）包括一个按钮式电源总开关（31）和一个船型三档控制开关（32）；所述船型三档控制开关（32）分别用于控制1560-1620MHz、2400-2486MHz和5720MHz-5850MHz频段信号。
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