CN111447040A - 多频干扰系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种多频干扰系统和方法。所述多频干扰系统包括：多干扰信号生成装置、信号处理装置和天线；所述多干扰信号生成装置与所述信号处理装置相连，用于生成多个频率的干扰信号并叠加，生成射频信号发送给所述信号处理装置；所述信号处理装置与所述天线相连，用于对所述射频信号进行信号处理，并发送至所述天线；所述天线用于对外发送处理后的射频信号。本发明实施例可以降低干扰成本，以及简化频道的干扰操作。

Description

多频干扰系统和方法
技术领域
本发明实施例涉及通信领域，尤其涉及一种多频干扰系统和方法。
背景技术
随着我国无线电事业的发展、无线电管理机构的逐步健全以及相关技术水平的不断提升，在判断出需要进行干扰的情况以及识别出需要干扰的频点后，能够及时进行处置，快速实施压制。
目前，调幅广播干扰机通过在需要干扰的频道上分时用同频噪声或者音频实施干扰。但是该技术在同一时刻只能实现对一个需要干扰的频道实施干扰。
如果需要对多个频道同时干扰，现有方案是使用多套独立的设备在需要干扰的频道上实施干扰。上述方法所需的设备量大，且操作复杂。
发明内容
本发明实施例提供一种多频干扰系统和方法，可以降低干扰成本，以及简化频道的干扰操作。
第一方面，本发明实施例提供了一种多频干扰系统，包括：
多干扰信号生成装置、信号处理装置和天线；
所述多干扰信号生成装置与所述信号处理装置相连，用于同时生成多个频率的干扰信号并叠加，生成射频信号发送给所述信号处理装置；
所述信号处理装置与所述天线相连，用于对所述射频信号进行信号处理，并发送至所述天线；
所述天线用于对外发送处理后的射频信号。
第二方面，本发明实施例还提供了一种多频干扰方法，应用于如本发明实施例中任一所述的多频干扰系统中，包括：
获取至少两个频率，以及各所述频率对应的干扰信息；
分别生成与各所述频率匹配的干扰信号；
叠加各所述干扰信号，得到射频信号；
对外发送所述射频信号，所述射频信号用于干扰各所述频率匹配的原始信号。
本发明实施例通过多干扰信号生成装置可以同时生成多个频率的干扰信号并叠加，形成包括多个频率的合成信号，并通过天线发送出去，实现同时对多个频道进行干扰，解决了现有技术中无法同时对多个频道进行干扰，导致多频道干扰所需的设备量大，成本高的问题，可以同时生成多个频道的干扰信号并发送，提高干扰效率，降低干扰成本，以及简化频道的干扰操作。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种多频干扰系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中的一种多频干扰系统的结构示意图；
图3是本发明实施例中的一种多频干扰系统的结构示意图；
图4是本发明实施例中的一种多频干扰系统的结构示意图；
图5是本发明实施例中的一种多频干扰方法的流程图；
图6是本发明实施例中的一种音频信号的频谱图；
图7是本发明实施例中的一种广播信号的时域图；
图8是本发明实施例中的一种音频信号的时域图；
图9是本发明实施例中的一种通过音频信号干扰后的广播信号的时域图；
图10是本发明实施例中的一种广播信号的频域图；
图11是本发明实施例中的一种音频信号的频域图；
图12是本发明实施例中的一种通过音频信号干扰后的广播信号的频域图；
图13是本发明实施例中的一种噪音信号的频谱图；
图14是本发明实施例中的一种噪音信号的时域图；
图15是本发明实施例中的一种通过噪音信号干扰后的广播信号的时域图；
图16是本发明实施例中的一种噪音信号的频域图；
图17是本发明实施例中的一种通过噪音信号干扰后的广播信号的频域图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例
图1为本发明实施例中的一种多频干扰系统的示意图，本实施例可应用于对广播信号进行干扰的情况。如图1所示，本实施例的多频干扰系统具体包括：
多干扰信号生成装置110、信号处理装置120和天线130；
多干扰信号生成装置110与信号处理装置120相连，用于同时生成多个频率的干扰信号并叠加，生成射频信号发送给信号处理装置120；信号处理装置120与天线相连130，用于对射频信号进行信号处理，并发送至天线130；天线130用于对外发送处理后的射频信号。
多频干扰系统在广播信号传播的应用场景中，对外发送射频信号，干扰多个频道的原始射频信号，此时，多频是指多个频率(或频道)或者多个频率范围。
多干扰信号生成装置110实际上是作为信号发生器，同时生成多个频率的信号并进行叠加，得到射频信号。具体的，多干扰信号生成装置110，分别针对多个频道，生成相应的干扰信号，并进行合成得到射频信号。具体的，多干扰信号生成装置110配置有至少两种干扰源，用户可根据实际应用效果分别对各个干扰频道进行设置，灵活性高，干扰效果好。
可选的，多干扰信号生成装置110包括激励器。其中，激励器是一种谐波发生器，用于生成高频谐波信号。具体的，多干扰信号生成装置110(或者是激励器)包括现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)以及数模转换器(Digital to AnalogConverter，DAC)。其中，现场可编程门阵列FPGA与数模转换器相连。FPGA用于生成至少两个干扰信号，并叠加得到合成信号，不同干扰信号的频率不同，干扰信号的类型数量包括至少两个。数模转换器用于对数字形式的合成信号进行数模转换，得到模拟形式的射频信号。
需要说明的是，多干扰信号生成装置110还包括其他模块，例如电源模块、信号处理模块(Digital Signal Processing，DSP)或数模转换器等，对此，本发明实施例不作具体限制。
多干扰信号生成装置110接收到用户的输入信息，确定需要进行干扰的频道的标识信息以及每个频道的频点，即获取信号的频率信息。需要说明的是，在广播信号传输的过程中，为了防止每个频率之间互相干扰，产生干扰信号妨碍通信的质量，每个信号频率都有一个区间范围通常对频率进行区间划分，并对各区间进行编号，即频点。更具体的，频点是一个频率范围的中间点，也是一个固定频率的编号。通常，用户会指定至少两个频点。多干扰信号生成装置110中的FPGA根据接收到的频点信息，生成多个初始信号，并对初始信号分别按照匹配的调制参数进行调制，生成多个调制信号，作为干扰信号。之后多干扰信号生成装置110中的FPGA将全部干扰信号进行求和，得到合成信号，此时合成信号为数字信号，并将合成信号发送给多干扰信号生成装置110中的DAC，由DAC将合成信号转换成模拟信号，即射频信号。此时，射频信号包括多个频率或多个频点对应的干扰信号。
信号处理装置120用于对干扰信号进行优化处理。可选的，信号处理装置120包括：功放装置210和滤波器装置220。具体的，如图2所示，功放装置210分别与多干扰信号生成装置和滤波器装置220相连，用于放大射频信号；滤波器装置220与天线130相连，用于对放大后的射频信号进行滤波，得到处理后的射频信号，并发送至所述天线。
功放装置210用于放大射频信号，以使干扰信号足够大，可以有效干扰待干扰信号，保证干扰效果。滤波器装置220用于对经过放大的射频信号进行滤波，具体是，对放大后的射频信号中的谐波分量和杂散分量的滤除和抑制，保证输出的射频信号符合ITU(International Telecommunication Union，国际电信联盟)相关规定和要求。
可选的，具体如图3所示，多频干扰系统还包括：监控装置140；监控装置140分别与多干扰信号生成装置110和信号处理装置120相连，用于监控多干扰信号生成装置110和信号处理装置120。具体的，监控装置140用于监控多干扰信号生成装置110和信号处理装置120，是否出现异常，并及时报警，提高异常处理的效率，保护多频干扰系统中的各个装置。此外，报警方式可以包括软件报警方式和/或硬件报警方式等，以最大程度地保护多频干扰系统，提高多频干扰系统工作的可靠性和稳定性，其中，软件报警方式可以包括应用程序通知。硬件报警方式可以包括生成报警音频播放。
具体的，监控装置140通过CAN总线与多干扰信号生成装置110和信号处理装置120通信。此外，监控装置140还可以通过以太网、RS232、RS485等通讯方式与远端上位机通讯，实现远程监控。
可选的，多频干扰系统还包括：电源装置150。电源装置150与功放装置210相连，用于为功放装置210提供稳定的直流电源。
若信号处理装置120包括功放装置210和滤波器装置220，则监控装置140与功放装置210和滤波器装置220相连，具体如图4所示。监控装置140用于监控多频干扰系统中的全部电子设备，以保证多频干扰系统的正常运行。
此外，电源装置150还与监控装置140相连，监控装置140还用于监控电源装置150。
本发明实施例通过多干扰信号生成装置可以同时生成多个频率的干扰信号并叠加，形成包括多个频率的合成信号，并通过天线发送出去，实现同时对多个频道进行干扰，解决了现有技术中无法同时对多个频道进行干扰，导致多频道干扰所需的设备量大，成本高的问题，可以同时生成多个频道的干扰信号并发送，提高干扰效率，降低干扰成本，以及简化频道的干扰操作。
图5为本发明实施例中的一种多频干扰方法的流程图，本实施例可应用于对广播信号进行干扰的情况。该多频干扰方法，应用于本发明实施例中任意一项所述的多频干扰系统中，包括：
具体的，实际为了有效干扰某些不需要或者不健康的广播信号，可以选择干扰信号进行干扰，具体是，使干扰信号干扰该广播信号，从而，用户无法直接获取原始广播信号。
S110，获取至少两个频率，以及各所述频率对应的干扰信息。
具体的，多频干扰系统中的多干扰信号生成装置获取至少两个频率，以及各所述频率对应的干扰信息。
频率用于标识频道，频率实际是指标识频道的频点对应的频率。具体的，获取至少两个频率可以是获取至少两个频点。干扰信息用于生成干扰信号，具体可以包括干扰信号的信号参数，示例性的，信号参数可以包括工作频点或干扰模式等。
用户可以根据实际应用场景确定所需干扰的频道的标识信息、各个频道的工作频点和干扰效果，并依次设置各个干扰频道的工作频点和干扰模式等，具体是，向多干扰信号生成装置输入上述信息，以使多干扰信号生成装置分别生成对应的干扰信号，并经求和以及数模变换后生成射频信号。
可选的，干扰信息包括：干扰调制参数和干扰源类型，所述干扰源类型包括音频干扰类型或噪音干扰类型。
音频干扰类型可以是对预设音频信号进行AM调制生成的干扰信号，具体的，被干扰的频道播放的是一段音乐、语音或者其它音频等。
噪音干扰类型可以是对噪声信号进行DSB调制生成的干扰信号，具体的，被干扰的频道播放的是噪音，例如，“沙沙”的背景噪声。
干扰调制参数用于对初始信号进行调制，生成干扰信号，以使该干扰信号足以覆盖住被干扰信号。具体的，音频信号的调制方式可以是标准调幅模式，以使调制后的音频信号的幅值高于被干扰的信号。噪音信号的调制方式可以是抑制载波双边带调制，以使调制后的噪音信号的有效干扰需要被干扰的信号，且节省功率。
通过干扰信息可以针对每个频道精确生成匹配的干扰信号，以提高干扰效果。
实际上，可以在当前场景中，针对每个频道发射干扰信号，并接收该频道的经过干扰信号和有效广播信号叠加的信号，分别从时域和频率两个方面，计算经过干扰后的广播信号和干扰前的广播信号的相似值(可以计算波形图像的相似度)，进而确定该频道的干扰信号。如果相似度低于设定阈值，可以继续按照预设规则调整干扰信号，直至干扰信号在时域和频域可以覆盖有效广播信号为止。
预设规则可以是预先配置的调制参数集合，该集合中包括多组调制参数，每组调制参数可以包括幅度、角频率和相位等中的至少一项。
S120，分别生成与各所述频率匹配的干扰信号。
具体的，多频干扰系统中的多干扰信号生成装置分别生成与各所述频率匹配的干扰信号。
更具体的，多干扰信号生成装置中的FPGA获取或者生成初始信号，并根据各频率进行调制，得到与各频率匹配的干扰信号。
其中，不同频率的干扰源类型可以相同，也可以不同，具体可以实际需要进行设定。
可选的，所述干扰源类型包括音频干扰类型；所述生成与所述频率匹配的干扰信号，包括：生成音频信号；根据所述频率匹配的干扰调制参数，对所述音频信号进行调幅，生成与所述频率匹配的干扰信号。
音频信号可以是预存本地的音频数据，也可以是接收其他设备发送的音频流数据。
在一个具体的例子中，需要进行干扰的广播信号为标准调幅信号，其时域表达式为：
sAM(t)＝[A0+m0(t)]·coswct
其中，A0为调幅广播信号的载波幅度，wc为调幅广播信号的载波角频率，m0(t)为调幅广播信号的基带调制信号。
当干扰源为音频信号时，相应的，可以采用标准调幅信号干扰调幅广播信号，其时域表达式为：
Figure BDA0002478972640000092
其中，A1为干扰信号载波幅度，wc为干扰信号载波角频率，m1(t)为基带干扰调制信号，
Figure BDA0002478972640000091
为干扰射频信号的初相。
示例性的，音频信号的频谱图如图6所示。
在一个具体的例子中，需要进行干扰的广播信号的时域图如图7所示，调制后的音频信号，即干扰信号的时域图如图8所示。干扰后的广播信号的时域图如图9所示。由此可见，在时域上，干扰后的广播信号几乎将干扰前的广播信号完全覆盖。需要进行干扰的广播信号的频域图如图10所示，调制后的音频信号，即干扰信号的频域图如图11所示。干扰后的广播信号的频域图如图12所示。从而，通过适当增加干扰信号功率，可以有效压制原音频信号，使接收端接收到干扰音频，实现干扰效果。
可选的，所述干扰源类型包括噪音干扰类型；所述生成与所述频率匹配的干扰信号，包括：获取噪声信号，所述噪声信号的类型包括窄带高斯白噪声类型；根据所述频率匹配的干扰调制参数，对所述噪声信号进行抑制载波的双边带调制，生成与所述频率匹配的干扰信号。
同前例，当干扰源为窄带高斯白噪声时，相应的，可以采用双边带调制信号干扰调幅广播信号，其时域表达式为：
Figure BDA0002478972640000101
其中，wc为干扰信号载波角频率，m1(t)为基带干扰调制信号，
Figure BDA0002478972640000102
为干扰射频信号的初相。
示例性的，噪音信号的频谱图如图13所示。
在一个具体的例子中，需要进行干扰的广播信号的时域图如图7所示，调制后的噪音信号，即干扰信号的时域图如图14所示。干扰后的广播信号的时域图如图15所示。需要进行干扰的广播信号的频域图如图7所示，调制后的噪音信号，即干扰信号的频域图如图16所示。干扰后的广播信号的频域图如图17所示。由此可见，在时域和频域上，干扰后的广播信号已经将干扰前的广播信号完全覆盖。从而，通过适当增加干扰信号功率，窄带高斯白噪声的双边带调制信号可以有效覆盖广播调幅信号，实现干扰效果。
具体的，可以针对每个频道选择干扰源类型，具体是选择音频干扰类型或噪音干扰类型。如果选择音频干扰类型，则进一步需要选择音频信号的来源，如预存音频或外部音频流等，将音频信号调制到高频信号中，形成干扰信号。如果选择噪音干扰类型，则生成窄带高斯白噪声，并进行双边带调制，形成干扰信号。其中，窄带高斯白噪声可以是指概率密度函数满足正态分布统计特性、功率谱密度函数是常数且频带宽度远远小于其中心频率的一类噪声。
S130，叠加各所述干扰信号，得到射频信号。
具体的，多频干扰系统中的多干扰信号生成装置对生成各干扰信号进行叠加，得到射频信号。
具体的，通过多干扰信号生成装置中的FPGA叠加干扰信号，并由DAC对叠加后的合成信号进行数模转换，生成射频信号。
S140，对外发送所述射频信号，所述射频信号用于干扰各所述频率匹配的原始信号。
具体的，多频干扰系统中的天线装置对外发送所述射频信号。
此外，在得到射频信号之后，还可以通过多频干扰系统中的信号处理装置进行信号处理，由信号处理装置处理后的射频信号发送给天线，再由天线对外发送。
可选的，所述对外发送所述射频信号，包括：对所述射频信号进行放大和滤波；对外发送处理后的射频信号。
实际上，将射频信号进行放大和滤波后通过天线辐射出去，实现对所有需要干扰的频道同时进行干扰。
本发明实施例通过将多个不同频道的干扰信号叠加，通过一副天线发射出去，实现单套设备多频同时干扰，降低多频干扰的成本，同时可以分别针对各个、频道进行设置，灵活性高，而且可以有效压制原音频信号，使接收端接收到干扰音频，实现干扰效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种多频干扰系统，其特征在于，包括：
多干扰信号生成装置、信号处理装置和天线；
所述多干扰信号生成装置与所述信号处理装置相连，用于同时生成多个频率的干扰信号并叠加，生成射频信号发送给所述信号处理装置；
所述信号处理装置与所述天线相连，用于对所述射频信号进行信号处理，并发送至所述天线；
所述天线用于对外发送处理后的射频信号。
2.根据权利要求1所述的多频干扰系统，其特征在于，还包括：监控装置；
所述监控装置分别与所述多干扰信号生成装置和所述信号处理装置相连，用于监控所述多干扰信号生成装置和信号处理装置。
3.根据权利要求2所述的多频干扰系统，其特征在于，所述信号处理装置，包括：功放装置和滤波器装置；
所述功放装置分别与所述多干扰信号生成装置和所述滤波器装置相连，用于放大所述射频信号；
所述滤波器装置与所述天线相连，用于对放大后的射频信号进行滤波，得到所述处理后的射频信号，并发送至所述天线。
4.根据权利要求1所述的多频干扰系统，其特征在于，所述多干扰信号生成装置包括：现场可编程门阵列以及数模转换器；
所述现场可编程门阵列与所述数模转换器相连；
所述现场可编程门阵列用于生成至少两个干扰信号，并叠加得到合成信号，不同干扰信号的频率不同，所述干扰信号的类型数量包括至少两个；
所述数模转换器用于对数字形式的合成信号进行数模转换，得到模拟形式的射频信号。
5.根据权利要求3所述的多频干扰系统，其特征在于，还包括：电源装置；
所述电源装置与所述功放装置相连，用于为所述功放装置提供稳定的直流电源；
所述监控装置与所述电源装置相连，用于监控所述电源装置。
6.一种多频干扰方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任意一所述的多频干扰系统中，包括：
获取至少两个频率，以及各所述频率对应的干扰信息；
分别生成与各所述频率匹配的干扰信号；
叠加各所述干扰信号，得到射频信号；
对外发送所述射频信号，所述射频信号用于干扰各所述频率匹配的原始信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，干扰信息包括：干扰调制参数和干扰源类型，所述干扰源类型包括音频干扰类型或噪音干扰类型。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述干扰源类型包括音频干扰类型；
所述生成与所述频率匹配的干扰信号，包括：
生成音频信号；
根据所述频率匹配的干扰调制参数，对所述音频信号进行调幅，生成与所述频率匹配的干扰信号。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述干扰源类型包括噪音干扰类型；
所述生成与所述频率匹配的干扰信号，包括：
获取噪声信号，所述噪声信号的类型包括窄带高斯白噪声类型；
根据所述频率匹配的干扰调制参数，对所述噪声信号进行抑制载波的双边带调制，生成与所述频率匹配的干扰信号。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对外发送所述射频信号，包括：
对所述射频信号进行放大和滤波；
对外发送处理后的射频信号。
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