CN1366437A - 一种电磁波的屏蔽方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁波的屏蔽方法及装置,特别是涉及一种屏蔽手机、寻呼机接收信号的方法。一种电磁波屏蔽方法,采用与需屏蔽的电磁波同频率的超过原电磁波强度的电磁波发射到需屏蔽的空间中;发射的电磁波为由选择振荡器OSC产生所需的载波信号与宽带谱产生器产生的基带宽带信号,经过宽带调制器后,产生一个能覆盖某一接收频段的信号,功率放大后由天线发射。其装置由选择振荡器OSC与宽带谱产生器经宽带调制器后,再经过功率放大器后,与发射天线相连。本发明的优点在于直接采用电磁波同频率的信号进行覆盖,不用改变原有建筑结构,方便、省时、成本低。

Description

一种电磁波的屏蔽方法及装置

技术领域

本发明涉及一种电磁波的屏蔽方法及装置，特别是涉及一种屏蔽手机、寻呼机接收信号的方法。

背景技术

随着现代通信技术的飞速发展和人们生活水平的普遍提高，寻呼机、手机等无线通信设备已在日常生活中得到了广泛的应用，这些通信产品在给人们的生活带来极大方便的同时，也伴随出现新的烦恼，例如在剧院里，此起彼伏的寻呼机、手机的鸣叫将会严重影响演出质量，在学校里会影响正常的教学秩序，在考场上会利用手机、寻呼机作弊等弊断。

人们一直在寻找电磁波屏蔽技术，但都局限在采用隔绝电磁波进入特定区域的方法。例如采用金属网、涂有金属涂料的材料将需要屏蔽的空间笼罩起来，例如，若要使剧院内的手机或寻呼机接收不到信号，就用金属材料将整个剧院封闭起来，这样需要很高的材料成本，也会费工费时，甚至会破坏建筑的结构，没有必要屏蔽时，又很难去掉屏蔽，因此成本高，安装困难，使用不方便。其屏蔽的目的也是为了防止电磁波对人体的辐射。

电磁波的发明已有很长一段时间了，而寻呼机、手机诞生也有十来年的历史了，特殊场合寻呼机、手机产生的噪音问题也早已成为公害，而研究人员一直局限于用隔绝电磁波的方法进行研究和控制，因此找不到一种简便易行、低成本的方法。

目前还未出现采用发射电磁波的方法来屏蔽手机、寻呼机等信号，使手机、寻呼机接收不到信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用简单、方便、低成本的手机、寻呼机电磁波屏蔽方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

在电磁波通讯系统中，接收装置与发送装置之间的联系有接收装置发往发送装置的上行信号和发送装置发往接收装置的下行信号两条链路，因此只要切断上述任一链路，就可使接收装置与发送装置失去联系，对本发明而言，为了只中断所需静音的空间而不对其它空间产生影响，本装置选择干扰的目标为接收装置的接收频段，特别是本装置发射的信号干扰的是BP机、手机的接收频段而不是发射频段。

一种电磁波屏蔽方法，采用同频率的超过原电磁波强度的电磁波发射到需屏蔽的空间中，最好为原电磁波的强度比现场电磁波信号强度的电磁波强度高3dB。具体方法为：

1、确定需屏蔽场所的原电磁波的强度；

2、在需屏蔽的场所发射比原电磁波信号强度高3dB以上的电磁波信号。

需屏蔽场所的原电磁波的强度，可根据基站发散功率、发射频率、基站天线高度、屏蔽场所离基站的距离，由公式1计算得到屏蔽场所的原电磁波的强度，也可采用电磁波强度测试仪测量得到。

所需的发射功率的计算过程如下：

需屏蔽场所的原电磁波的强度P_R可用以下经验公式计算得到：

P_R＝10lgP_G-L_f

式中：P_G为基站发散功率，W；

      L_f为传输损耗功率，dBW

由陆地基本传输公式(市区)可知，基站下行信号的传输损耗功率L_f为

L_f＝69.55+26.16lgf-13.82lgh+(44.9-6.55lgh)lgd+α(h)+S(a)

式中：f为信号频率，MHz；

      h为基站天线高度，m；

      d为传输距离，Km，

      α(h)和S(a)为修正因子。

为计算方便，省略α(h)和S(a)。

将L_f代入得

P_R＝10lgP_G-[69.55+26.16lgf-13.82lgh+(44.9-6.55lgh)lgd]+α(h)+S(a)

为简化分析，设在主信道和左右邻道内的能量有干扰效果，其余的干扰能量都无干扰作用，干扰信号为多载频信号，能量平均分布在各信道内，则信号总能量与有效干扰能量之比η为：

η＝3*每个信道的带宽/信道总带宽

有效干扰能量Pη

P_η＝P_R+3+(32.45+20lgf+20lgd)

式中：P_R为屏蔽场所的原电磁波的强度，dB

      f为信号频率，MHz；

      d为传输距离，Km。

信号的总功率P_j为

P_j＝P_η/η

因此干扰信号的功率与干扰的覆盖区域与通信信号在该区域的电平有关，只要干扰信号的功率大于等于P_j时，就可实现有效屏蔽。如果一个干扰装置对该区域不能有效覆盖时，可以采用多个装置多个点分区域同时实施干扰的方法来实现。

传统的宽带信号的产生方法一般由三角波调频或锯齿波调频产生，但由调频方法产生的宽带信号由于在每个频率点上驻留的时间随带宽的增加而缩短，因此还不能最佳实现对手机、BP机的干扰，本发明发现采用由图1框图所发射的电磁波信号，能有效实现对电磁波信号的干扰。

本发明由选择振荡器OSC产生所需的载波信号，宽带谱产生器产生具有较好干扰效果的基带宽带信号，经过宽带调制器后，产生一个能覆盖某一接收频段的信号，经过小功率放大后，送入相应的频段的天线发射。选择振荡器OSC产生的振荡频率仅次于用户终端的接收频段的中心频率附近，根据不同的对象，选择不同的中心频率不对应，使产品能适应不断的移动通讯信号频段的需要。宽带谱产生器产生一宽带的基带信号，该基带信号由丰富的一系列频谱分量组成，各频谱分量之间的间隔远小于通信信道的间隔，以保证总有一定的干扰频谱在接收信道内。基带信号的带宽取决于接收频段的信道总带宽和OSC的频率稳定度一般来说，如果因OSC的频率不稳定使载波频率偏离接收频段的中心的最大频率为Ofmax，则基带信号的带宽Bwg为：

Bwg≥Bwa+2Δfmax

Bwg为基带信号的带宽

Bwa为接收信道总带宽

Δfmax为载波频率与接收频段中心频率的最大频率差。

综上所述，由OSC产生的载波信号经衰减，放大后，送入宽带调制器的载波输入端，与来自宽带谱产生器的基站信号进行宽带调制后，实现了对基带信号频谱搬移，经宽带调制器输出的信号已覆盖了一个通信信道的接收频段，该信号经过滤波放大，衰减等外理后，送入小功率放大器，小功率放大器最大发射功率一般不超过0.5W，经放大后的信号通过天线发射到所需屏蔽的空间。

一种采用上述方法屏蔽电磁波的装置，由选择振荡器OSC与宽带谱产生器产生具有较好干扰效果的基带宽带信号，经过宽带调制器后，产生一个能覆盖某一接收频段的信号，经过功率放大器后，送入相应的频段的天线发射。

如上所述的屏蔽电磁波的装置，由数个由上述相同电路结构的不同频率的电磁波屏蔽装置构成。

本发明具有较好的可控性和可扩展性。当不同频段的通讯设备需屏蔽时，根据相同原理，制造出不同频段的电磁波发射出去。在本装置中，只要选择振荡器OSC产生不同的振荡频率，就可对不同通信产品进行干扰，因此，根据不同的对象，选择不同的中心频率，就可以使产品适应不断发展的无线通信的需要。同时，使用时，只要连上或断开某个频段的电路，就可屏蔽或不屏蔽某个频段的通讯设备，十分方便。

由于本发明采用发射电磁波的方法屏蔽电磁信号，必须考虑其对人体的影响。众所周知，电磁波对生物体的影响，有热效应和非热效应两种，热效应是指由于电磁波照射到生物体引起其组织器管的加热作用所产生的生理影响；非热效应是指除热效应以外电磁波对生物体产生的生理影响，微波和超短波对人体的伤害主要是热效应，大剂量或长时间的微波照射可以使人体温度升高，产生高温生理反应，使人体组织和器官受到损伤。功率密度计算公式：W＝P/(4πd²)，

假如安装位置离人体约1米处

W＝P/(4πd²)＝0.5/(4π)＝0.04(W/m²)＝4μW/cm²

该值远小于中国国家标准允许的每日八小时的平均功率密度50，更小于短时间暴露的允许剂量，因此，利用本发明对人体是安全的。

利用本发明对所需空间实现静音的同时，还能影响其周边空间的寻呼机、手机的正常通信。干扰信号的强度计算公式：

P_2η＝10lgP_j-(32.45+20lgf+20lgd)-10lgη-50

式中：P_j为发射信号的功率，W

      f为信号频率，MHz；

      η为信号总能量与有效干扰能量之比；

      d为传输距离，Km，

假设最大发射功率为0.5W，混泥土墙对信号的隔离为50dB，在墙体另一侧的1米处的有效干扰信号为

P_2η＝10lgP_j-(32.45+20lgf+20lgd)-10lgη-50

显然，当该处的通信信号电平大于-71dBmW时就可实现有效通信。其实当该处的通信信号电平小于-71dBmW时，还可通过降低干扰装置的发射功率来达到相同的目的，即采用多个小功率的同类装置分布在整个所需屏蔽的空间中。

与现有技术相比，本发明的优点在于直接采用电磁波同频率的信号进行覆盖，不用改变原有建筑结构，方便、省时、成本低。

附图说明

图1为本发明的电磁波屏蔽装置原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明可应用于各个频段的电磁波通讯设备。以下针对目前常见的通讯工具：手机和BP机进行屏蔽作更进一步的说明，但本发明并不局限于这些频段和通讯设备。

我国为了满足蜂窝移动通信和无线接入的需要，对2000MHz的部分地面无线业务频段进行了重新规划，分配给GSM1800的频率为1710～1755MHz/1805～1850MHz，GSM900的频率为890～915MHz/935～960MHz，因此，为了对我国目前的GSM手机实现屏蔽，需同时对1805～1850和935～960MHz两个信道同时干扰，同理，我国规定的寻呼频率为137～174MHz和250～290MHz，为对无线寻呼机实现干扰，需对各个无线寻呼信道实施屏蔽。

以GSM900数字蜂窝手机为例，选择其接收频段的中心频率为载波频率，即载波频率为945MHz，由于对载波信号的频率瞄准度和频率稳定度的要求不用很高，因此OSC的输出频率定为945±2MHz，频率稳定度±1×10，一般的LC三端式振荡器就可满足要求，当然，频率稳定度和频率瞄准度能提高更好。GSM900系统的手机接收频段为935～960MHz，取基带宽带信号产生器产生的信号3dB，带宽约为±15MHz，则经过宽带调制后，信号覆盖的频段为930(945-15)～960(945+15)MHz，能完全覆盖GSM900系统的手机接收频段。

同样，根据电路框图，我们只要选取不同的中心频率和不同的基带信号带宽，就可实现对BP机、GSM1800手机实现屏蔽。

GSM900其基站的发散功率为20-40W，信道带宽为200KHz，总带宽为25MHz，(935--960)，基站的天线高度为30米，需要屏蔽的场所为一会议室，离基站的距离为100米，则根据基本传输公式，基站传输至会议室的信号电平P_R为

P_R＝10lgP_G-[69.55+26.16lgf-13.82lgh+(44.9-6.55lgh)lgd]+α(h)+S(a)

  ＝-75.7dBW

  ＝-45.7dBmW

信号总能量与有效干扰能量之比η

η＝3^*每个信道的带宽/信道总带宽

  ＝3^*200/(25^*10)

  ＝0.024

有效干扰能量P_η

P_η＝P+3+(32.45+20lgf+20lgd)

   ＝9.21dBmW

  ＝8.34mW

信号的总功率P_j为：

P_j＝P_η/η

  ＝347mW

因此，只要选择发射功率大于347mW就可达到屏蔽手机信号的目的，为留有余地，取500mW。

假如安装位置离人体约1米处

W＝P_j/(4πd²)＝0.5/(4π)＝0.04(W/m²)＝4μW/cm²

该值远小于中国国家标准允许的每日八小时的平均功率密度50，更小于短时间暴露的允许剂量，因此，利用本发明对人体是安全的。

利用本发明对所需空间实现静音的同时，还能影响其周边空间的寻呼机、手机的正常通信。设最大发射功率为0.5W，混泥土墙对信号的隔离为50dB，在墙体另一侧的1米处的有效干扰信号为干扰信号的强度P_2η计算公式：

P_2η＝10lgP_j-(32.45+20lgf+20lgd)-10lgη-50

    ＝27-32-16-50

    ＝-71dBmW

显然，当该处的通信信号电平大于-71dBmW时就可实现有效通信。其实当该处的通信信号电平小于-71dBmW时，还可通过降低干扰装置的发射功率来达到相同的目的，即采用多个小功率的同类装置分布在所需屏蔽的空间中。

Claims (9)

1、一种电磁波屏蔽方法，其特征在于：采用与需屏蔽的电磁波同频率的超过原电磁波强度的电磁波发射到需屏蔽的空间中。

2、根据权利要求1所述的电磁波屏蔽方法，其特征在于：在需屏蔽的场所发射比原电磁波信号强度至少高3db的电磁波信号。

3、根据权利要求1所述的电磁波屏蔽方法，其特征在于：采用以下步骤：

(1)、确定需屏蔽场所的原电磁波的强度；

(2)、在需屏蔽的场所发射比原电磁波信号强度至少高3db的电磁波信号。

4、根据权利要求3所述的电磁波屏蔽方法，其特征在于：发散的电磁波为由选择振荡器OSC产生所需的载波信号与宽带谱产生器产生的基带宽带信号，经过宽带调制器后，产生一个能覆盖某一接收频段的信号，功率放大后由天线发射。

5、根据权利要求4所述的电磁波屏蔽方法，其特征在于：选择振荡器OSC产生的振荡频率位于用户终端的接收频段的中心频率附近。

6、根据权利要求4所述的电磁波屏蔽方法，其特征在于：基带信号的带宽Bwg为：Bwg≥Bwa+2Δfmax

7、根据权利要求4所述的电磁波屏蔽方法，其特征在于：所述的基带信号由丰富的一系列频谱分量组成，各频谱分量之间的间隔远小于通信信道的间隔。

8、一种用于权利要求1所述的电磁波屏蔽的装置，其特征在于：选择振荡器OSC与宽带谱产生器经宽带调制器后，再经过功率放大器后，与发射天线相连。

9、根据权利要求8所述的电磁波屏蔽装置，其特征在于：所述的电磁波屏蔽装置有数个。

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