CN213661623U

CN213661623U - 一种扰码注入式电源线载波通信阻断装置

Info

Publication number: CN213661623U
Application number: CN202022842610.XU
Authority: CN
Inventors: 苏德军; 徐殿福; 侯云丰; 闻崇波; 宋太智; 朱玉梅; 李涛
Original assignee: CHENGDU LIXIN NEW TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: CHENGDU LIXIN NEW TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2030-12-02

Abstract

本实用新型公开了一种扰码注入式电源线载波通信阻断装置，包括变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器，变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器和自然噪声信号生成器分别与非线性放大单元的输入端连接，第一宽频功率推挽放大器和第二宽频功率推挽放大器分别与非线性放大单元的输出端连接，第一耦合器和第二耦合器分别与第一宽频功率推挽放大器和第二宽频功率推挽放大器连接。本实用新型能彻底扰乱载波信号的固有特征，使其所承载的所有载波信号都无法用技术方法接收、识别、解调，还原，达到对电源线载波通信安全防护的目的。

Description

一种扰码注入式电源线载波通信阻断装置

技术领域

本实用新型涉及信息安全技术领域，尤其涉及一种扰码注入式电源线载波通信阻断装置。

背景技术

随着电源线载波通信技术的不断发展，其应用领域不断拓宽，广泛应用于工业控制、各类抄表系统、传感器网络、可燃气体探测系统、智能家具控制、视频信号传输等方面；更重要地是可进行宽带载波传输，高速地进行数据通信，可用于窃取重要信息系统、设备的涉密信息，亦可进行系统攻击，危害更大。而目前国内的现有防护装置基本是以LC类低通滤波器为技术支撑，虽然能够解决电源线载波通信防护问题，但由于低通滤波器主要由电感、电容等电子元件组成，其通过电感的电流大小决定了低通滤波器的功率，功率越大，就要求电感导线的线径越粗，电容体积越大，使得由电感和电容组成的低通滤波器的体积也就越大；进而导致其配套的接插件要求也会很高，难度也很大。且目前市场上电源线载波通信阻断装置的使用功率最大只能达到2200W，严重制约了很多设备、系统的使用。并且在一般场合应用的数量也比较多，影响工作环境、设备布局和美观。另外，在电子特性上也受到一些不利因素的限制，比如防护的带宽，特别是在功率上，很难满足部分用户的需求。

公告号为CN103856242B的专利文献公开了一种电力线通信干扰装置，其包括电力线接口、直流电源、电力线耦合滤波器、功率放大器和干扰信号发生器；该技术通过电力线插口、插槽和插座等形式方便地将电力线干扰装置接入电力线，产生干扰电力线通信的干扰信号；用极低的干扰功率达到很好的干扰效果，耗电量低，特别适合低功耗的干扰应用。

但该技术的检测主要集中在单个载波或多个载波（自称多带）的扫描式检测上，其要分析信号特征、循环前缀、导频等，检测速度较低。对突发信号和小批量数据传输，发现的概率大为降低，甚至无法发现。如果在整个可用的载波带宽内，同时有数百路载波通信存在，检测的效率将进一步降低。并且不法人员不一定使用常用的电源线载波通信方式，而选用其它的通信方式。如目前在宽带载波通信中常使用跳频通信技术，是上述技术不易检测的。这些因素都将影响对载波通信的阻断和影响信息设备及信息系统的安全。

另外，在干扰措施上，白噪声干扰在理论和实际上是可以经过技术解密的方法剔除而还原出原有的信息；用压控振荡器（VCO）产生有很强规律性的单频信号作为干扰信源，是有较大漏洞的，因各个信号之间有一定的空隙，载波信号可从夹缝中“穿越”过去，躲过干扰进行正常的通信；所述频分检测、干扰方法，对时分多路通信只使用一个频率是不合适的；并且，用输入信号处理转发型与短路/旁路型问题或更多等等。所以，该技术仍然存在较大的安全漏洞和失泄密隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种电源线载波通信全频域、无遗漏、高安全的扰码注入式电源线载波通信阻断装置，本实用新型能够直接将扰码信号与电源线上的所有载波信号进行叠加，整体且彻底扰乱载波信号的固有特征，使其所承载的所有载波信号都无法用技术方法接收、识别、解调，还原，全面阻断电源线载波通信，达到对电源线载波通信安全防护的目的。重要的是这种阻断电源线载波通信的方式，与设备使用功率无关，能适应各种场景的应用，解决了大型设备、复杂信息系统、局部安全区域、重要电源线节点的安全防护问题。同时，在防护带宽上能达到现有技术的两倍，提高了对电源线载波通信的防护能力。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种扰码注入式电源线载波通信阻断装置，其特征在于：包括变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器，变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器和自然噪声信号生成器分别与非线性放大单元的输入端连接，第一宽频功率推挽放大器和第二宽频功率推挽放大器分别与非线性放大单元的输出端连接，第一耦合器和第二耦合器分别与第一宽频功率推挽放大器和第二宽频功率推挽放大器连接；其中，变频扰码生成器用于生成无规律的第一扰码信息流；动态初值重置扰码生成器用于生成变化的第二扰码信息流；自然噪声信号生成器用于生成杂乱的真噪声信息流；非线性放大单元用于对信息流信号进行放大处理、产生谐波信号扰乱信息流信号、以及拓展信息流信号的带宽。

所述非线性放大单元包括第一前置非线性放大单元、第二混合前置非线性放大单元，第一前置非线性放大单元的输入端和输出端分别与变频扰码生成器和第一宽频功率推挽放大器连接，第二混合前置非线性放大单元的输入端分别与动态初值重置扰码生成器和自然噪声信号生成器连接，第二混合前置非线性放大单元的输出端与第二宽频功率推挽放大器连接。

所述变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器均固定在同一电路板上。

所述的阻断装置还包括壳体，壳体内设置有供电模块，壳体上设置有均与供电模块连接的电源插座、电源开关、电源指示灯和阻断指示灯，变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器均安装在壳体内，且变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器均由供电模块供电。

采用本实用新型的优点在于：

1、本实用新型通过变频扰码生成器能够生成没有任何固有规律的第一扰码信息流；通过动态初值重置扰码生成器能够生成快速且变化莫测的的第二扰码信息流；通过自然噪声信号生成器能够生成真噪声信息流。通过这三者共同综合生成安全强度极高的扰码信号，能够直接将扰码信号注入电源线与电源线上的所有可能的载波信号进行叠加，彻底扰乱载波信号的固有特征，使其载波信号无法用技术方法接收、识别、解调，阻断电源线载波通信，达到对电源线载波通信安全防护的目的。重要的是这种阻断电源线载波通信的方式，与设备使用功率无关，能适应各种场景的应用，解决了大型设备、复杂信息系统、局部安全区域、重要电源线节点的安全防护问题。同时，在防护带宽上能达到现有技术的两倍，提高了对电源线载波通信的防护能力。

2、本实用新型对电源线载波通信的阻断主要是产生有效超宽频扰码信源，并经过宽频功率放大后耦合注入到电源线上。干扰信源的优劣是安全防护的关键，是安全防护效果的重中之重。为此，为增加可靠性和抗还原能力，采用了数字技术产生两路不同性质的高安全强度扰码和电路器件形成的自然噪声融合、处理、叠加，作为超宽频干扰信源，极大地提高了抗接收、解调、信息还原的能力。干扰信源的放大采用分离元件，通过前置非线性放大，产生丰富的谐波信号，再经过推挽电路进行宽频功率放大，输出至耦合器注入到电源线上，实现对载波信号的多重干扰，保证了阻断载波通信及其它信息传输的有效性。

3、本实用新型采用变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器技术及干扰信号非线性放大技术，使得扰码信源异常复杂，同时也是通信和加、解密中无法使用的技术，安全性极高。使得任何人或组织在防护频带范围内都无法从电源线载波通信中获取有用信息。

4、本实用新型实现了扰码整体无缝隙覆盖电源线载波通信的可能区域，创新性的开辟了电源线载波通信阻断的新路径，与现有技术相比，除能替代现有相关防护设备，还解决了大型设备、系统、重要区域电源线载波通信的防护问题。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型中壳体的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种扰码注入式电源线载波通信阻断装置，包括变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器，变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器和自然噪声信号生成器分别与非线性放大单元的输入端连接，第一宽频功率推挽放大器的输入端和第二宽频功率推挽放大器的输入端分别与非线性放大单元的输出端连接，第一耦合器的输入端和第二耦合器的输入端分别与第一宽频功率推挽放大器的输出端和第二宽频功率推挽放大器的输出端连接，第一耦合器的输出端和第二耦合器的输出端均与电源线连接。其中，变频扰码生成器用于生成无规律的第一扰码信息流；动态初值重置扰码生成器用于生成动态变化的第二扰码信息流；自然噪声信号生成器用于生成杂乱的真噪声信息流；非线性放大单元用于对信息流信号（第一扰码信息流信号、第二扰码信息流信号和真噪声信息流信号）进行放大处理, 用于产生谐波信号扰乱信息流信号，以及用于拓展信息流信号的带宽；第一耦合器和第二耦合器用于将经过宽频功率放大后的扰码信息耦合注入到电源线上，实现电源线载波通信的阻断。

优选的，所述非线性放大单元包括第一前置非线性放大单元、第二混合前置非线性放大单元，第一前置非线性放大单元的输入端和输出端分别与变频扰码生成器和第一宽频功率推挽放大器连接，第二混合前置非线性放大单元的输入端分别与动态初值重置扰码生成器和自然噪声信号生成器连接，第二混合前置非线性放大单元的输出端与第二宽频功率推挽放大器连接。其中，第二混合前置非线性放大单元将第二扰码信息流和真噪声信息流混合并放大，产生谐波信号对混合后的信息流信号进一步扰乱，以提高防护效果。

优选的，所述变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器均固定在同一电路板上。

优选的，所述的阻断装置还包括壳体，壳体内设置有供电模块，壳体上设置有均与供电模块连接的电源插座、电源开关、电源指示灯和阻断指示灯，变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器均安装在壳体内，且变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器均由供电模块供电。

下面对本实用新型中的各组成进行具体说明。

所述的变频扰码生成器采用数字电路技术方法，使用74S595串入并出移位寄存器按照一定算法多位输出异或后串入移位和相关逻辑器件组成防归零电路实现。采用256种可无序变化的时钟变频技术彻底扰乱扰码生成的规律性，使产生的第一扰码信息流无法剔除，达到对电源线载波通信安全防护的目的。

所述的随机数动态初值重置扰码生成器采用多片74S194并入并出移位寄存器按照一定算法多位输出异或后串入移位和动态无规则的随机数进行移位初值重置，并进行多级级联实现。随机数能达到万种以上，彻底打乱扰码生成的规律，加上多级级联，使产生的第二扰码信息流可以达到无法剔除的地步，有极高的安全性。

所述的自然噪声信号生成器是利用三极管在数字电路中的物理特性，在特殊设计情况下会产生自然真噪声信息流，这种真噪声信息流由于没有任何规律，完全是杂乱无章的噪声，无法从信号中剔除，是非常理想的扰乱工具。

所述的非线性放大器是利用非线性放大的机理，产生丰富的谐波，对扰码信源进一步加扰，同时拓展扰码信号带宽，进一步提高扰码信源的安全强度，加强对电源线载波通信的阻断能力。

所述的宽频功率推挽放大器利用多级PNP、NPN对管组成，有较低的输出阻抗和较高的输出功率，是推动耦合器较为理想的宽频功率放大器。

所述的耦合器是采用共模电感、双向瞬态电压抑制器（TVS）、压敏电阻（RV）等主要器件，组成类似于变压器的耦合组件，将经功率放大后的扰码信源注入到电源线上，与可能的电力载波通信信号进行叠加，彻底扰乱载波通信信号，使电源线载波信号无法进行接收、解调、还原出有用信息，阻断了电源线载波通信，保证我重要信息设备、系统、网络的信息安全。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims

1.一种扰码注入式电源线载波通信阻断装置，其特征在于：包括变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器，变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器和自然噪声信号生成器分别与非线性放大单元的输入端连接，第一宽频功率推挽放大器和第二宽频功率推挽放大器分别与非线性放大单元的输出端连接，第一耦合器和第二耦合器分别与第一宽频功率推挽放大器和第二宽频功率推挽放大器连接；其中，变频扰码生成器用于生成无规律的第一扰码信息流；动态初值重置扰码生成器用于生成变化的第二扰码信息流；自然噪声信号生成器用于生成杂乱的真噪声信息流；非线性放大单元用于对信息流信号进行放大处理、产生谐波信号扰乱信息流信号、以及拓展信息流信号的带宽。

2.根据权利要求1所述的一种扰码注入式电源线载波通信阻断装置，其特征在于：所述非线性放大单元包括第一前置非线性放大单元、第二混合前置非线性放大单元，第一前置非线性放大单元的输入端和输出端分别与变频扰码生成器和第一宽频功率推挽放大器连接，第二混合前置非线性放大单元的输入端分别与动态初值重置扰码生成器和自然噪声信号生成器连接，第二混合前置非线性放大单元的输出端与第二宽频功率推挽放大器连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种扰码注入式电源线载波通信阻断装置，其特征在于：所述变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器均固定在同一电路板上。

4.根据权利要求1或2所述的一种扰码注入式电源线载波通信阻断装置，其特征在于：所述的阻断装置还包括壳体，壳体内设置有供电模块，壳体上设置有均与供电模块连接的电源插座、电源开关、电源指示灯和阻断指示灯，变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器均安装在壳体内，且变频扰码生成器、动态初值重置扰码生成器、自然噪声信号生成器、非线性放大单元、第一宽频功率推挽放大器、第二宽频功率推挽放大器、第一耦合器和第二耦合器均由供电模块供电。