CN109698731B - 一种太赫兹电磁干扰系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及录像设备干扰技术领域，特别涉及一种太赫兹电磁干扰系统及其使用方法，包括用于将产生的大功率干扰信号以电磁波的形式发射出去的定向干扰辐射前端模块、用于实现高能电磁干扰信号的时隙充放电过程中的蓄能的电池蓄能模块、用于控制调节干扰信号的频谱参数以及固件升级的主控模块以及连接固定各个模块的系统结构部分。通过本系统产生的超强的太赫兹电磁，使电子设备的电路被强电磁辐射耦合后产生较强的异常电压波动，造成电子设备工作异常从而实现对电子设备的干扰，保证了特殊场所中有效的现场视频信息管控，从而避免敏感信息的泄露。

Description

一种太赫兹电磁干扰系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及录像设备干扰技术领域，特别涉及一种太赫兹电磁干扰系统及其使用方法。

背景技术

目前市面上已经见到的视频屏蔽设备是只能单独针对无线传输类的摄像系统进行屏蔽，是通过干扰无限通信信号进行干扰的。对于一些譬如需要保密的特殊场景，要实现对近距离电子设备进行无差别干扰，靠市面上仅有的无线通信信号干扰设备是行不通的，需要一种新式的能够无差别的对电子录音录像设备进行强制干扰的设备。

为此，期望寻求一种技术方案，以至少减轻上述问题。

发明内容

本发明为了弥补现有技术中的视频屏蔽器无法对所有近距离电子设备进行无差别干扰的不足，提供了一种太赫兹电磁干扰系统及其使用方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种太赫兹电磁干扰系统，其特征在于，包括：

定向干扰辐射前端模块，用于将产生的大功率干扰信号以电磁波的形式发射出去：所述定向干扰辐射前端模块包括多旁瓣的辐射天线和辅助射频系统，所述辐射天线为大功率高增益的全金属天线，所述辅助射频系统主要包括干扰信号的射频部分电路、带通滤波以及多级功率放大；

电池蓄能模块，用于实现高能电磁干扰信号的时隙充放电过程中的蓄能：所述电池蓄能模块包括利用电阻电容搭建的模拟储能电路，在装置未发射射频干扰电磁波之前，利用高压高容值电容器储存能量；

主控模块，用于控制调节干扰信号的频谱参数以及固件升级：所述主控模块连接有电池模块、反射信号接收模块、显示模块、操作面板、数据接口和信号发生系统；以及

系统结构部分，用于连接固定各个模块：所述系统结构部分采用铝制合金和工程塑料结合的方式，使各个模块固定连接为一个整体，系统结构部分的铝制合金部分固定有射频板。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述定向干扰辐射前端模块的辐射天线包括1-10个阳极线圈和1-10个阴极线圈，每个阳极线圈使用0.3毫米粗细的油漆包铜线缠且不反向缠绕3000圈，每个阴极线圈使用1mm粗细的漆包线缠绕且不反向缠绕3000圈；所述阴极和阳极线圈末端伸出突出部，压制成扁平状，形状为长椭圆形。

所述主控模块还包括对整个装置的工作进行中枢控制的微控制电路；所述微控制电路包括控制指令的传递处理和数据的传递处理，微控制电路通过串口与控制面板连接，通过IO口与射频部分的电路进行连接，微控制器使用S3C2440系列芯片作为微控制部分的核心芯片，控制面板主要包括开关按钮、功率调节按钮、频率调节按钮、干扰强度检测、干扰泄露检测。

所述射频板包括频率控制部分、频率合成电路、微带贴片滤波电路、初级功率放大电路、初级滤波电路、功率放大电路和滤波处理电路；所述频率控制部分包括一个微控制器，与控制面板的按钮连接，通过接收控制面板传递的设置命令，向频率合成电路部分发送频率调节命令；所述频率合成电路包括基准频率产生电路、频率公分电路、信号功率放大电路、多级滤波电路以及屏蔽罩；所述微带贴片滤波电路是利用平面微带波导对多级合路成较大的功率，并具有一定的带通滤波功能；所述初级功率放大电路用于对前面传递过来的电磁波耦合信号进行放大；所述初级滤波电路用于对经过初级放大电路的信号进行初级带通滤波处理；所述功率放大电路用于对经过初级滤波电路处理的信号进行再次功率放大；所述滤波处理电路用于对经过功率放大的电路再次进行滤波处理。

所述系统结构部分还包括铝制外壳，所述铝制外壳包括外部保护外壳、射频和微控制部分的屏蔽外壳、射频部分的第二层屏蔽隔离外壳三个部分；所述外部保护外壳主要提供物理防护、散热和抓握功能；所述射频和微控制部分的屏蔽外壳主要对自身发射的干扰电磁信号进行屏蔽，以免自身工作被干扰影响；所述射频部分的第二层屏蔽隔离外壳主要作用是减弱射频发射部分各工作电路之间的相互干扰。

基于上述的太赫兹电磁干扰系统的使用方法，其特征在于,包括如下步骤：

S1，设备上电，微控制器根据控制面板上设置的按钮状态，读取装置设置的发射工作参数；

S2，控制面板上开关下发指令给射频板，射频板中的频率合成电路根据微控制器下发的指令参数，使其中的基准频率芯片产生基准频率；

S3，根据需要发射的频率，射频板根据指令控制基准频率信号通过射频开关进入设定的频率滤波通道，经过各级滤波和功率放大电路后，干扰信号进入发射天线进行发射。

本发明的有益效果是：通过本系统产生的超强的太赫兹电磁，使电子设备的电路被强电磁辐射耦合后产生较强的异常电压波动，造成电子设备工作异常从而实现对电子设备的干扰，保证了特殊场所中有效的现场视频信息管控，从而避免敏感信息的泄露。

附图说明

图1为本发明的太赫兹电磁干扰系统主视结构示意图。

图2为本发明的太赫兹电磁干扰系统立体结构示意图。

图3为本发明的太赫兹电磁干扰系统工作原理框图。

图4为本发明的太赫兹电磁干扰系统工作原理框图。

图中，101、反射信号线，102、反射信号接收天线，103、发射天线聚焦面，104、主线圈，105、从线圈，106、次级线圈及励磁铁棒，107、合路器，108、末级波导，109、波导，110、脚座，111、裙板，112、电池仓，113、主控单元，114、电源及升压电路单元，201、图显界面，202、操作台，203、鼠标，204、数据通信接口，205、手柄，206、键盘，207、键盘操作台，208、控制通信接口。

具体实施方式

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

目前市面上已经见到的视频屏蔽设备是只能单独针对无线传输类的摄像系统进行屏蔽，是通过干扰无限通信信号进行干扰。现代电子设备的PCB板上的铜层走线在传递各种指令数据的同时，其本身也是一种良好的天线，它可以接受到周围环境中的电磁辐射。当前电子设备尤其是数字电子设备，在工作时容易受到周围电磁辐射的影响。比如常用的手机在经过变电站、电视发射塔甚至普通电视、微波炉在开关时都能发射类似的电磁辐射，导致手机出现屏幕闪动、甚至无法通话。

电子设备工作时容易受到电磁辐射影响，主要是因为电子设备中的电路铜层走线作为天线与周围环境中的电磁辐射耦合产生了额外的异常电压电流波动。本发明利用这个特点，通过产生超强的电磁辐射脉冲，使电子设备的电路被强电磁辐射耦合后产生较强的异常电压波动，造成电子设备工作异常从而实现对电子设备的干扰。同时采用定向天线来进行电磁辐射，通过定向天线本身辐射的定向性，达到定向实施电磁干扰电子设备的目的。

图1-图4为本发明的一种具体实施例。该实施例为一种太赫兹电磁干扰系统，主要包括以下四个主要部分：系统结构部分、定向干扰辐射前端模块、电池蓄能模块和主控模块。

系统结构部分采用铝制合金和工程塑料结合的方式，铝制合金部分用于固定射频板，射频板电路部分主要包含7个部分：

第一部分是频率控制部分，这部分主要包括一个微控制器，与控制面板的按钮连接，通过接收控制面板传递的设置命令，向频率合成电路部分发送频率调节命令。

第二部分是频率合成电路，这部分主要包括基准频率产生电路、频率公分电路、信号功率放大电路、多级滤波电路以及屏蔽罩。其中频率基准产生电路使用TI公司的TMS330系列输出一个600Mhz的 基准频率，然后通过使用TI公司的TISM1023系列芯片对该信号进行倍频，倍频芯片使用根据需要设计成多级不同的组合，可以进行多种倍频，并通过分频可以得到0.6~10Ghz的频率。

第三部分是微带贴片滤波电路，这部分主要是利用平面微带波导对多级合路成较大的功率，并具有一定的带通滤波功能。

第四部分是初级功率放大电路，这部分主要是对前面传递过来的电磁波耦合信号进行放大，由于从空间电磁波耦合得到的电流信号较弱，需要先进行功率放大。这部分初级功率放大采用HP公司的MSS06G7系列射频三极管进行功率放大。

第五部分是初级滤波电路，这部分主要对经过初级放大电路的信号进行初级带通滤波处理，这部分包括使用了射频开关，用于在不同频段之间进行切换。

第六部分是功率放大电路，这部分对经过初级滤波电路处理的信号进行再次功率放大，增益可达30db。

第7部分是滤波处理电路，这部分是对经过功率放大的电路再次进行滤波处理，这部分主要是应微带贴片模拟滤波和HP公司的SGM742系列滤波芯片组合进行滤波，可以提高信号的带通边缘特性。

定向前端辐射干扰模块包括 辐射天线：主要作用是将产生的大功率干扰信号以电磁波的形式发射出去，使用大功率高增益的全金属天线，实现大功率高增益效果；辅助射频系统主要包括干扰信号的射频部分电路，带通滤波以及多级功率放大。发射部分的金属天线主要基于间隙放电脉冲原理，包括1-10个阳极线圈，每个线圈使用0.3毫米粗细的油漆包铜线缠且不反向缠绕3000圈；包括1-10个阴极线圈，每个线圈使用1mm粗细的漆包线缠绕且不反向缠绕3000圈。阴极和阳极线圈末端伸出突出部，压制成扁平状，形状为长椭圆形。长轴为2mm，短轴为1mm。

电磁蓄能部分主要作用是在装置未发射射频干扰电磁波之前，利用高压高容值电容器储存能量，这部分电路主要包括利用电阻电容搭建的模拟储能电路。

主控模块主要控制调节干扰信号的频谱参数，以及固件升级，主控模块连接有电池模块、反射信号接收模块、显示模块、操作面板、数据接口和信号发生系统。其中的电池模块包括交流供电电路和直流供电电路。交流供电电路主要作用是实现交流220V转为12V直流电；直流供电部分主要作用是实现标配的12V供电可以转为3.3/5V低压微控制芯片的工作电压。其中的数据接口主要作用是在调试阶段和故障分析时，可以导出数据。

主控模块中的微控制电路主要作用是对整个装置的工作进行中枢控制，主要包括控制指令的传递处理和数据的传递处理。微控制电路通过串口与控制面板连接，通过IO口与射频部分的电路进行连接。微控制器使用S3C2440系列芯片作为微控制部分的核心芯片。控制面板主要包括开关按钮、功率调节按钮、频率调节按钮、干扰强度检测、干扰泄露检测。

作为构建起整个系统装置的系统结构部分的铝制外壳部分主要包括外部保护外壳、射频和微控制部分的屏蔽外壳、射频部分的第二层屏蔽隔离外壳三个部分。外部保护外壳主要提供物理防护、散热和抓握功能；射频和微控制部分的屏蔽外壳主要对自身发射的干扰电磁信号进行屏蔽，以免自身工作被干扰影响；射频部分的第二层屏蔽隔离外壳主要作用是减弱射频发射部分各工作电路之间的相互干扰。

根据上述的太赫兹电磁干扰系统，其使用方法为：

设备上电后，微控制器根据控制面板上设置的按钮状态，读取装置设置的发射工作参数。面板上开关下发指令给射频发射电路。射频发射电路部分根据微控制其下发的指令参数，现有基准频率芯片产生基准频率，然后根据需要发射的频率，射频板根据指令控制基准频率信号通过射频开关进入设定的频率滤波通道。经过各级滤波和功率放大电路后，干扰信号进入发射天线。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种太赫兹电磁干扰系统，其特征在于，包括：

定向干扰辐射前端模块，用于将产生的大功率干扰信号以电磁波的形式发射出去：所述定向干扰辐射前端模块包括多旁瓣的辐射天线和辅助射频系统，所述辐射天线为大功率高增益的全金属天线，所述辅助射频系统包括干扰信号的射频部分电路、带通滤波以及多级功率放大；

电池蓄能模块，用于实现高能电磁干扰信号的时隙充放电过程中的蓄能：所述电池蓄能模块包括利用电阻电容搭建的模拟储能电路，在系统未发射射频干扰电磁波之前，利用高压高容值电容器储存能量；

主控模块，用于控制调节干扰信号的频谱参数以及固件升级：所述主控模块连接有电池模块、反射信号接收模块、显示模块、操作面板、数据接口和信号发生系统；以及

系统结构部分，用于连接固定各个模块：所述系统结构部分采用铝制合金和工程塑料结合的方式，使各个模块固定连接为一个整体，系统结构部分的铝制合金部分固定有射频板；

所述定向干扰辐射前端模块的辐射天线包括1~10个阳极线圈和1~10个阴极线圈，每个阳极线圈使用0.3毫米粗细的油漆包铜线缠且不反向缠绕3000圈，每个阴极线圈使用1mm粗细的漆包线缠绕且不反向缠绕3000圈；所述阴极和阳极线圈末端伸出突出部，压制成扁平状，形状为长椭圆形；

所述系统结构部分还包括铝制外壳，所述铝制外壳包括外部保护外壳、射频和微控制部分的屏蔽外壳、射频部分的第二层屏蔽隔离外壳三个部分；所述外部保护外壳提供物理防护、散热和抓握功能；所述射频和微控制部分的屏蔽外壳对自身发射的干扰电磁信号进行屏蔽，以免自身工作被干扰影响；所述射频部分的第二层屏蔽隔离外壳作用是减弱射频发射部分各工作电路之间的相互干扰；

所述射频板包括频率控制部分、频率合成电路、微带贴片滤波电路、初级功率放大电路、初级滤波电路、功率放大电路和滤波处理电路；所述频率控制部分包括一个微控制器，与控制面板的按钮连接，通过接收控制面板传递的设置命令，向频率合成电路部分发送频率调节命令；所述频率合成电路包括基准频率产生电路、频率公分电路、信号功率放大电路、多级滤波电路以及屏蔽罩；所述微带贴片滤波电路是利用平面微带波导对多级合路成大的功率，并具有带通滤波功能；所述初级功率放大电路用于对前面传递过来的电磁波耦合信号进行放大；所述初级滤波电路用于对经过初级放大电路的信号进行初级带通滤波处理；所述功率放大电路用于对经过初级滤波电路处理的信号进行再次功率放大；所述滤波处理电路用于对经过功率放大的电路再次进行滤波处理。

2.根据权利要求1所述的太赫兹电磁干扰系统，其特征在于：所述主控模块还包括对整个系统的工作进行中枢控制的微控制电路；所述微控制电路包括控制指令的传递处理和数据的传递处理，微控制电路通过串口与控制面板连接，通过IO口与射频部分的电路进行连接，微控制器使用S3C2440系列芯片作为微控制部分的核心芯片，控制面板包括开关按钮、功率调节按钮、频率调节按钮、干扰强度检测、干扰泄露检测。

3.一种基于权利要求1-2任意一项所述的太赫兹电磁干扰系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，设备上电，微控制器根据控制面板上设置的按钮状态，读取系统设置的发射工作参数；

S2，控制面板上开关下发指令给射频板，射频板中的频率合成电路根据微控制器下发的指令参数，使其中的基准频率芯片产生基准频率；

S3，根据需要发射的频率，射频板根据指令控制基准频率信号通过射频开关进入设定的频率滤波通道，经过各级滤波和功率放大电路后，干扰信号进入发射天线进行发射。