本發(fā)明涉及移動通訊及屏蔽技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，特別涉及一種微功率智能數(shù)字定向手機信號屏蔽器。
背景技術(shù)：
近年來，移動通信技術(shù)迅猛發(fā)展，從2G、3G，逐漸已經(jīng)發(fā)展到了4G。移動通信技術(shù)的發(fā)展，極大的推進了智能手機的普及率，智能手機的普及給人們的生活帶來了極大的便利，但與此同時，在某些特殊場合，這些智能手機也成為了泄密，作弊的工具，防不勝防。因此，在這些特殊鄰域，屏蔽器的應(yīng)用就顯得很有必要。
屏蔽器的工作原理是：在手機工作的信道里，產(chǎn)生干擾信號，使其無法識別基站的正常信號，從而使其無法與基站進行正常通信，達到屏蔽的效果。
目前，屏蔽器采用的技術(shù)一般是點頻掃頻模式，通過VCO產(chǎn)生一個點頻信號，在手機的工作信道號內(nèi)循環(huán)移動，達到頻譜干擾的效果。這種方法有以下缺點，第一、同一時間，工作信道內(nèi)只有一個點受到干擾，對于WCDMA及LTE等擴頻通信來說，干擾效果極差，無法滿足應(yīng)用要求；第二、就算是GSM等窄帶信號，也需要產(chǎn)生較高的功率才能達到屏蔽效果，太高的功率輻射，對人體也會產(chǎn)生不良效果；第三、由于VCO等模擬器件隨溫度的變化，會有溫漂，導致頻率不準，從而達不到干擾效果；第四，由于該方法需要比較大的輻射功率，功放，電源等功率器件長期工作在滿負荷狀態(tài)，穩(wěn)定性極差，容易損壞，一旦損壞，就達不到干擾效果，造成維護不便，成本也高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種微功率智能數(shù)字定向手機信號屏蔽器，其屏蔽效果好，輻射低，可靠性高，能有效屏蔽各個頻段及制式的手機信號。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種微功率智能數(shù)字定向手機信號屏蔽器，包括：
可編程邏輯陣列，用于產(chǎn)生基帶調(diào)制信號；
與可編程邏輯陣列連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將可編程邏輯陣列產(chǎn)生的數(shù)字基帶調(diào)制信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并搬到中頻；
以及與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接的至少一個通道；
每個通道包括與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接的衰減電路，與衰減電路連接的混頻模塊，利用鎖相源及壓控振蕩器產(chǎn)生本振信號，并將本振信號送給混頻模塊，用于將數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的中頻信號變頻到所需的信道中；
與混頻模塊連接的濾波模塊，用于對混頻模塊產(chǎn)生的信號進行濾波；
與濾波模塊連接的放大模塊，用于對濾波模塊濾波后的信號進行放大；
以及與放大模塊連接的定向天線，用于發(fā)射通道功率。
優(yōu)選地，還包括與可編程邏輯陣列、數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接的中央處理器。
優(yōu)選地，還包括與中央處理器連接的聯(lián)機模塊，用于與上位機連接。
優(yōu)選地，所述聯(lián)機模塊采用網(wǎng)口轉(zhuǎn)換芯片。
優(yōu)選地，所述聯(lián)機模塊采用FSK模塊。
優(yōu)選地，還包括與中央處理器連接的功率調(diào)節(jié)模塊，其用于控制每個通道上的衰減電路以實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，所述功率調(diào)節(jié)模塊利用電位器調(diào)節(jié)電壓，控制通道上的衰減電路以實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，所述功率調(diào)節(jié)模塊采用上位機下發(fā)的指令，利用可編程邏輯陣列產(chǎn)生PWM信號，并經(jīng)過濾波模塊后，將電壓送給衰減電路以實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，還包括與中央處理器連接的功率檢測模塊，通過檢波管對輸出功率進行檢波，并將檢波所得信號通過放大模塊放大之后，送給中央處理器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器進行采樣，中央處理器通過采樣電壓，換算成當前功率，并通過LED燈的亮度或通過聯(lián)機模塊發(fā)送到上位機中顯示。
優(yōu)選地，所述通道為十四個，分為七組，每組包括一個高頻段通道和一個低頻段通道，每組連接一個合路模塊，每個合路模塊均連接一個定向天線。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明利用FPGA產(chǎn)生一個基帶調(diào)制信號，模擬基站基帶信號，再通過混頻將基帶信號調(diào)制到手機對應(yīng)的頻段，使其與基站信號發(fā)生混疊，讓手機解調(diào)出錯，從而達到屏蔽效果。其具有以下優(yōu)點：一、對于WCDMA，LTE等寬帶信號，屏蔽效果明顯；二、相對掃頻方式，可以有效降低發(fā)射功率，降低整機功耗，節(jié)約成本的同時，達到節(jié)能減排的目的；三、利用數(shù)字技術(shù)，沒有溫漂等問題，設(shè)備可以長期穩(wěn)定的工作在準確的頻率范圍之內(nèi)，保證效果；四、由于利用該技術(shù)，不用太高的輻射功率就可以達到屏蔽效果，對人體無害。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明所述微功率智能數(shù)字定向手機信號屏蔽器的框架圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
實施例一
參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種微功率智能數(shù)字定向手機信號屏蔽器，包括聯(lián)機模塊101、功率調(diào)節(jié)模塊102、功率檢測模塊103、中央處理器104、可編程邏輯陣列(FPGA)105、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)106、衰減電路107、通道1的混頻模塊108(其他通道功能及實現(xiàn)方法一樣，頻率有差異)、通道1的濾波模塊109(其他通道實現(xiàn)方法一樣，帶寬有差異)、通道1的放大模塊110(其他通道實現(xiàn)方法一樣)、合路模塊111(其他通道實現(xiàn)方法一樣)、定向天線112(其他通道實現(xiàn)方法一樣，頻率有差異)。
所述聯(lián)機模塊101采用網(wǎng)口轉(zhuǎn)換芯片，實現(xiàn)網(wǎng)口轉(zhuǎn)RS485接口，與中央處理器鏈接，通將該模塊與電腦通過網(wǎng)線連接起來，可以通過上位機軟件，實現(xiàn)設(shè)備參數(shù)的設(shè)置及查詢。
所述功率調(diào)節(jié)模塊102利用電位器調(diào)節(jié)電壓，控制通道上的衰減電路，實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。
所述功率檢測模塊103通過檢波管對輸出功率進行檢波，并將檢波所得信號通過運放放大之后，送給中央處理器的ADC進行采樣，中央處理器通過采樣電壓，換算成當前功率，并通過LED燈的亮度或是通過聯(lián)機模塊發(fā)送到上位機軟件中顯示。
所述中央處理器104采用高性能的ARM芯片，處理設(shè)備的各種參數(shù)設(shè)置及查詢，監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)。
所述可編程邏輯陣列105為FPGA，主要用于基帶調(diào)制信號的產(chǎn)生，PWM信號的產(chǎn)生以及對鎖相源(PLL)進行上電配置。
所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器106為DAC，負責將FPGA產(chǎn)生的數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并搬到中頻。
通道1的混頻模塊108利用鎖相源(PLL)及壓控振蕩器VCO生產(chǎn)本振信號，并將本振信號送給混頻器，將DAC產(chǎn)生的中頻信號變頻到所需的信道中。
通道1的濾波模塊109利用聲表濾波器根據(jù)不同通道的帶寬，選擇不同帶寬的濾波器對混頻模塊產(chǎn)生的信號進行濾波，做到精確干擾，同時減少功放負荷。
通道1的放大110利用功率放大器將濾波后的信號進行放大，提高發(fā)射功率。
合路模塊111通過對需要覆蓋的頻段進行分組，分別分為7組，每組里面有一個高頻段，一個低頻段，這樣就可以利用貼片雙工器對兩個頻段進行合路，以減少輸出天線的數(shù)量，降低成本。
定向天線112用于發(fā)射通道功率。
在本實施例中，數(shù)字基帶干擾信號(即基帶調(diào)制信號)的產(chǎn)生方法包括以下步驟：
步驟1)、數(shù)字基帶干擾信號根據(jù)各種制式信號的協(xié)議，用MATLAB根據(jù)協(xié)議編寫代碼，并在電腦上生成基帶干擾信號；
步驟2)、將生成的基帶干擾信號進行削峰處理，將峰均比控制在7dB以內(nèi)，這樣可以減少功放要求；
步驟3)、將基通過量化的基帶干擾信號進行定點量化，適配FPGA內(nèi)部位寬，再轉(zhuǎn)換成16進制數(shù)；
步驟4)、將步驟3產(chǎn)生的基帶干擾信號通過FPGA開發(fā)工具存儲在FPGA內(nèi)部的存儲器中，上電之后，F(xiàn)PGA在存儲器中將數(shù)據(jù)讀取出來，根據(jù)中央處理器104送過來的參數(shù)，經(jīng)過處理(如增益控制或是開關(guān)等)之后送到IO接口模塊，由IO接口模塊將數(shù)字信號送到FPGA的IO口。
由于需要屏蔽的頻段多達14個，如果每個頻段接一個天線，不利于控制生產(chǎn)成本及設(shè)備體積，所以，本實施例提出了對需要覆蓋的14個頻段進行分組，利用低成本的貼片雙工器(合路模塊111)進行合路。用低成本的貼片雙工器進行合路主要可以降低成本及插入損耗，利于最大限度的發(fā)揮功放的輸出功率。步驟如下：
步驟1)、將所有頻段分成兩組，一組低頻，一組高頻，每組各7個頻段。
步驟2)、從每一組里面各選一個頻段作為雙工器的兩個輸入，選擇的時候注意頻段的間距，保證高低頻頻段的間隔足夠。
步驟3)、根據(jù)每組里面的高頻段和低頻段，選擇合適的雙工器,對兩個頻段的頻率進行合路輸出。
本實施例的定向天線112總共有7個天線陣子，與合路器(合路模塊111)頻段分組一樣，每個天線陣子支持兩個頻段，一個高頻段，一個低頻段，通過這樣的設(shè)計，可以保證將各個天線陣子互相干擾降到最低的情況下最大程度的壓縮天線陣子之間的距離，節(jié)省空間，以便將設(shè)備尺寸縮小。天線陣子固定在設(shè)備的外殼上，并通過射頻電纜直接焊接到PCB板上，美觀實用。
本實施例的實現(xiàn)信號屏蔽方法具體包括以下步驟：
步驟1)、可編程邏輯陣列(FPGA)產(chǎn)生干擾信號并送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC將數(shù)字信號轉(zhuǎn)成基帶模擬信號；
步驟2)、利用調(diào)制器將基帶信號調(diào)制到需要屏蔽的頻段；
步驟3)、用聲表濾波器將調(diào)制好的信號濾波；
步驟4)、將調(diào)制信號放大；
步驟5)、利用定向天線將信號發(fā)射到空間，覆蓋空間有用的通信信號，達到屏蔽效果。
而本實施例提供的監(jiān)控方法是通過以太網(wǎng)集中監(jiān)控。監(jiān)控步驟如下：
步驟1)、主控板上的中央處理器定時采集各個鏈路的狀態(tài)信息,如功率,告警狀態(tài)等,并將其保存在內(nèi)存中.
步驟2)、若中央處理器發(fā)現(xiàn)鏈路上有告警，如過功率或是欠功率告警，則中央處理器主動將告報警通過以太網(wǎng)接口將告警數(shù)據(jù)發(fā)送給集中監(jiān)控室。
步驟3)、集中監(jiān)控室收到告警信號將其在屏幕上顯示，并根據(jù)需要設(shè)置是否發(fā)出聲音告警。提示工作人員進行維護.
步驟4)、集中監(jiān)控室的工作人員也可以主動查詢設(shè)備的狀態(tài)，通過觸發(fā)查詢，讓設(shè)備上報狀態(tài)參數(shù)。
步驟5)、根據(jù)實際需要，通過監(jiān)控軟件設(shè)置單臺設(shè)備里面每一個鏈路的增益，獨立控制每個頻段的輸出功率.
步驟6)、根據(jù)實際需要，通過監(jiān)控軟件控制設(shè)備的開關(guān)，或是利用時間表格，實現(xiàn)無人值守自動控制。
通過本實施例的實施，其具有以下優(yōu)點：1、利用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)，效果好，最大屏蔽距離可達10m；2、采用定向天線，天線增益高，覆蓋范圍廣；3、利用貼片雙工器合路輸出，使天線數(shù)量減少一半，能有效節(jié)約成本，并減小設(shè)備尺寸；4、具備智能集中監(jiān)控功能，方便集中控制開關(guān)及功率。
實施例二
本實施例的其他部分與實施例一相同，不同之處在于，所述聯(lián)機模塊101采用FSK模塊轉(zhuǎn)RS485接口，與中央處理器連接。通過與電腦端的USB轉(zhuǎn)FSK模塊實現(xiàn)無線連接，可以通過上位機軟件，實現(xiàn)設(shè)備參數(shù)的設(shè)置及查詢。
實施例三
本實施例的其他部分與實施例一或?qū)嵤├嗤?，不同之處在于，所述功率調(diào)節(jié)模塊102通過上位機軟件下發(fā)的指令，利用FPGA產(chǎn)生PWM信號，并經(jīng)過RC濾波后，將電壓送給衰減電路，實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。
雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是專利所有者可以在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)做出各種變形或修改，只要不超過本發(fā)明的權(quán)利要求所描述的保護范圍，都應(yīng)當在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。