短波实验广播电子对抗信号源装置及语音信号干扰方法
【专利摘要】本发明公开了一种短波实验广播电子对抗信号源装置及语音信号干扰方法、系统，其中，该装置包括：存储器、FPGA、MCU、输入显示器、调频处理芯片、调幅处理芯片、放大器、滤波器和10MHz晶振器；其中，存储器与FPGA连接，FPGA还与MCU和调频处理芯片连接，MCU还和输入显示器连接，调频处理芯片还与10MHz晶振器和调幅处理芯片连接，调幅处理芯片还与放大器连接，放大器还与滤波器连接。本发明通过调频处理芯片对存储器内存储的噪声信号进行处理，以通过该处理得到的多个频点的噪声信号对不同语音信号进行干扰。
【专利说明】短波实验广播电子对抗信号源装置及语音信号干扰方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通讯领域，特别是涉及一种短波实验广播电子对抗信号源装置及语音信号干扰方法、系统。
【背景技术】
[0002]为达到实验电子对抗的目的，常规方案采用一部信号源，对应一个输出频率，将这个输出频率送给发射机，由发射机通过天馈线系统辐射到自由空间的方式。上述通过另外一个语音信号压制另一语音信号的方式，在短波段，不能满足多个实验干扰频率的要求，为了达到有效干扰的目的，需要建设多套信号源，发射机和天馈线系统。这样的话，系统造价高，天馈线和机房系统占地面积达,运行效率不高,后期维护成本和运行成本大的缺点。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种短波实验广播电子对抗信号源装置及语音信号干扰方法、系统，用以解决现有技术中在进行信号干扰时，只能采用一部信号源对应一个输出频率，将这个输出频率送给发射机，由发射机通过天馈线系统辐射到自由空间的问题。
[0004]为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种短波实验广播电子对抗信号源装置，包括:存储器、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称为FPGA)、数据处理单元(Micro Control Unit,简称为MCU)、输入显示器、调频处理芯片、调幅处理芯片、放大器、滤波器和IOMHz晶振器；其中，所述存储器与所述FPGA连接，所述FPGA还与所述MCU和所述调频处理芯片连接，所述MCU还和所述输入显示器连接，所述调频处理芯片还与所述IOMHz晶振器和所述调幅处理芯片连接，所述调幅处理芯片还与所述放大器连接，所述放大器还与所述滤波器连接。
[0005]进一步，所述调频处理芯片包括:正交上变频芯片AD9957，或者，正交上变频芯片AD9857。
[0006]进一步，所述放大器为HE315放大芯片。
[0007]进一步，所述MCU采用C8051RM0单片机。
[0008]进一步，所述输入显示器采用ZLG7290键盘数码显示驱动芯片。
[0009]进一步，所述MCU还与RS232接口连接，以通过所述RS232接口与监测网进行数据通讯。
[0010]另一方面，本发明还提供一种语音信号干扰方法，应用权利要求1至6中任一项所述的短波实验广播电子对抗信号源装置，其特征在于，包括:确定一个或多个待干扰的语音信号的频点；提取预存储的噪声信号，将所述噪声信号的频点调节成为要一个或多个所述待干扰的语音信号对应的频点，以跳频工作方式干扰所述语音信号。
[0011]进一步，确定一个或多个待干扰的语音信号的频点之前，还包括:按照预定时间间隔监测预定频段上的各个频点，以获取所述预定频段上语音信号工作的频点。
[0012]进一步，确定一个或多个待干扰的语音信号的频点之前，还包括:接收外界的输入命令，其中，所述输入命令用于指示一个或多个待干扰的语音信号的频点。
[0013]又一方面，本发明还提供一种语音信号干扰系统，其特征在于，包括:一个或多个上述任一项所述的短波实验广播电子对抗信号源装置，与所述短波实验广播电子对抗信号源装置数量相等的发射机，监测网，播控系统；其中，所述监测网用于监测某一频段上的待干扰的语音信号的个数及频点；所述播控系统，用于将所述监测网发送的监测结果播放至一个或多个所述短波实验广播电子对抗信号源装置；所述短波实验广播电子对抗信号源装置，用于根据所述播控系统发送的所述监测结果产生对应频点的噪声信号；所述发射机，用于通过天线将所述噪声信号进行发射，以干扰语音信号。
[0014]本发明通过调频处理芯片对存储器内存储的噪声信号进行处理，以通过该处理得到的多个频点的噪声信号对不同语音信号进行干扰，解决了现有技术在进行信号干扰时，只能采用一部信号源对应一个输出频率，将这个输出频率送给发射机，由发射机通过天馈线系统辐射到自由空间的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例中短波实验广播电子对抗信号源装置的结构示意图；
[0016]图2是本发明实施例中语音信号干扰方法的流程图；
[0017]图3是本发明实施例中语音信号干扰系统的结构示意图；
[0018]图4是本发明实施例中短波全固态机房布置的示意图；
[0019]图5是本发明实施例中短波实验广播电子对抗信号源装置的结构示意图；
[0020]图6是本发明实施例中音频调幅调制部分的设计电路示意图；
[0021]图7是本发明实施例中滤波器的设计电路示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了解决现有技术在进行信号干扰时，只能采用一部信号源对应一个输出频率，将这个输出频率送给发射机，由发射机通过天馈线系统辐射到自由空间的问题，本发明提供了一种短波实验广播电子对抗信号源装置及语音信号干扰方法、系统，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0023]本发明实施例提供了一种短波实验广播电子对抗信号源装置，其结构示意如图1所示，包括:
[0024]存储器、FPGA、MCU、输入显示器、调频处理芯片、调幅处理芯片、放大器、滤波器和IOMHz晶振器；
[0025]其中，存储器与FPGA连接，FPGA还与MCU和调频处理芯片连接，MCU还和输入显示器连接，调频处理芯片还与IOMHz晶振器和调幅处理芯片连接，调幅处理芯片还与放大器连接，放大器还与滤波器连接。
[0026]本发明实施例提供了一种短波实验广播电子对抗信号源装置，该装置通过调频处理芯片对存储器内存储的噪声信号进行处理，以通过该处理得到的多个频点的噪声信号对不同语音信号进行干扰，解决了现有技术在进行信号干扰时，只能采用一部信号源对应一个输出频率，将这个输出频率送给发射机，由发射机通过天馈线系统辐射到自由空间的问题。
[0027]在设置时，调频处理芯片可以采用美国AD公司生产的数字正交上变频集成电路，例如，正交上变频芯片AD9957，或者，正交上变频芯片AD9857等。放大器采用HE315放大芯片；MCU采用C8051F040单片机；输入显示器采用ZLG7290键盘数码显示驱动芯片。
[0028]设计上述装置时，MCU还可以与RS232接口连接，以通过RS232接口与监测网进行数据通讯。当是通过监测网自动进行监测时，RS232接收外界的命令，在需要进行干扰时，从噪声存储器中提取预存储的噪声信号，并将其输入具有调频功能的器件，以将噪声信号的频点调节成为对应的要干扰的语音信号的频点，来干扰语音信号
[0029]本发明实施例还提供了一种语音信号干扰方法，该方法应用上述的短波实验广播电子对抗信号源装置，其流程如图2所示，包括步骤S202至步骤S204:
[0030]S202，确定一个或多个待干扰的语音信号的频点。
[0031]确定上述频点是为了根据该频点得到其对应的噪声信号，进而通过得到的噪声信号对其进行干扰处理。
[0032]S204，提取预存储的噪声信号，将噪声信号的频点调节成为要一个或多个待干扰的语音信号对应的频点，以跳频工作方式干扰语音信号。
[0033]如果确定的是一个待干扰的语音信号，则会产生一个噪声信号，如果是多个待语音信号，则对应着每个语音信号的频点产生对应的多个干扰信号，并通过跳频方式工作以实现干扰。
[0034]实施过程中，在确定一个或多个待干扰的语音信号的频点之前，还可以按照预定时间间隔监测预定频段上的各个频点，以获取预定频段上语音信号工作的频点。
[0035]在监测预定频段上的各个频点时，随时准备接收接收外界的输入命令或者监测网自动监测发出的命令，其中，输入命令用于指示一个或多个待干扰的语音信号的频点。
[0036]本发明实施例还提供了一种语音信号干扰系统，其结构示意如图3所示，包括:一个或多个上述的短波实验广播电子对抗信号源装置，与短波实验广播电子对抗信号源装置数量相等的发射机，监测网，播控系统；其中，监测网用于监测某一频段上的待干扰的语音信号的个数及频点；播控系统，用于将监测网发送的监测结果播放至一个或多个短波实验广播电子对抗信号源装置；短波实验广播电子对抗信号源装置，用于根据播控系统发送的监测结果产生对应频点的噪声信号；发射机，用于通过天线将噪声信号进行发射，以干扰语音信号。
[0037]本发明上述实施例能够在需要增加干扰的时候，实现一个信号跳频工作以源干扰多个语音信号，解决了现有技术存在的问题。
[0038]优选实施例
[0039]本发明实施例是针对短波广播实验电子对抗系统而设计的，采用本发明实施例提供的信号源设计方案，可以很好的节约发射机和天馈线系统的数量，实现一台信号源对应一套发射天馈线系统，但是可以实现相当于多套系统的实验电子对抗效果。节约成本，节约机房空间，减少系统建设造价和后期维护代价，且电子对抗的效果可以相当的目的。下面对本发明实施例的方案进行说明。
[0040]如何在实现高指标的广播发射的基础上的实验广播电子对抗任务成为短波全固态发射系统的重中之重。[0041]图4不出了短波全固态机房布置的不意图，该机房米用多部发射机、多部天线、每套发射机系统配套一套激励源的方式工作。利用监测网系统，完成广播频段播出情况监测。然后通过监测中心下发干扰频率信息，机房播控系统控制信号源输出不同的频率和调制方式，以达到广播或电子干扰的效果。
[0042]本发明的短波实验广播电子对抗信号源装置是为短波实验电子对抗系统的使用设计的。具体实现过程中，短波实验广播电子对抗信号源装置的结构示意如图5所示，短波实验广播电子对抗信号源装置作为短波实验电子对抗发射机的激励源，除了满足应有的调幅广播功能外，还需要实现电子对抗发射功能；同时考虑到昂贵的全固态发射机和发射天线的局限性，还需要做到一机多用、 多载频输出的功能。本实施例提供的信号源装置的技术指标如下:
[0043]频率范围:3MHz — 30MHz ;步进间隔为:1Hz ;工作模式:CW、FM、AM、跳频(包括FM/AM/CW三种工作模式)、噪声调频；稳定度:1*10-8/天；谐波输出≤-60dBm ;输出功率:OdBm~30dbm0.1dbm步进精度；调频最大频偏:±9000Hz (可调范围2~18KHz);预置频道为100个:00频道-99频道；带射频输出使能控制；控制发射机滤波器共划分6段频段，频率的划分可改写，各段截止频率都可以调整；预置的频率都是永久性储存；相位噪声优于-llOdbc/lKhz ;杂散>58dbc ;结构形式采用19英寸，3U机箱的形式；供电电源:220VAC ;面板采用数码显示的形式；面板具备操作按钮，通过面板操作按钮可以实现所有的功能操作；遥控接口，通过遥控能够实现所有的功能控制和状态上报。下面对图5中示出的各个部分进行进一步说明。
[0044]频率合成部分(QDU部分)采用了低成本SPARTAN可编程芯片来控制AD9957 (调频处理芯片的一种)来实现。
[0045]设计采用了正交上变频芯片AD9957来完成波形调制功能。AD9957是美国AD公司生产的具有18位1、Q数据和通路，内置14位数模转换器的数字正交上变频集成电路。AD9957具有32位相位累加器；内置1024X32b RAM，可实现内部调制功能；内部采用1.8V和3.3V供电，超低功耗；内置的低噪声参考时钟倍频器答应用低本钱、低频外部时钟作为系统时钟，同时仍可提供优良的动态性能。AD9957有3种工作模式:正交调制模式、单频输出模式、插值DAC模式。
[0046]设计利用了 AD9957的正交上变频工作模式，AD9957的参考频率工作在420MHz，满足最高30MHz输出频率的要求。通过FPGA接口，通过I/Q数据接口打入调制数据。实现该信号源需要的CW、FM、AM、噪声调频。
[0047]控制芯片(MCU)采用C8051RM0单片机，功能强大、接口完善。
[0048]键盘显示驱动采用了集成的ZLG7290键盘数码显示驱动芯片。采用I2C总线的方式实现多篇ZLG7290芯片驱动多个数码管和硅橡胶键盘矩阵来实现面板控制功能。
[0049]面板键盘(输入显示器)控制采用高可靠性的硅橡胶按键，配合数码显示单元完成人机界面的控制。面板采用硅橡胶按键的形式，按键手感良好，工作使用寿命长。
[0050]同时控制芯片通过RS232接口与上位机或遥控计算机完成数据通讯功能。
[0051]进一步考虑频率稳定度时，频率稳定度的指标采用高稳定度的恒温晶振来实现，晶振的指标超过1X10/天至1X8/天的设计要求，满足广播测频稳定度要求。
[0052]考虑到发射机的增益链情况，设计要求输出功率能够达到30dbm，动态范围在Odbm~30dbm之间，频综内部采用HE315放大芯片，HE315的增益在20db左右，无需采用中间级放大器，AD9957DDS的输出幅度就可以满足推动HE315的达到输出功率IW的要求。
[0053]短波电子对抗发射机还承担着大量的广播宣传任务。信号源需要同时满足AM广播的失真度等指标要求和100%调幅工作要求。设计采用高速乘法器电路AD835来完成调幅功能，其音频调幅调制部分的电路如图6所示。实测AM指标数据如下:
[0054](I)失真度 S l%il000Hz (m=0.9)(指标要求≤ 3.5%il000Hz (m=0.9))；
[0055](2)音频信噪比:优于_73dB (指标要求优于50dB)；
[0056](3)音频频率响应:≤±0.5dBi50~20000Hz (m=0.75)(指标要求≤±ldB@50~5000Hz (m=0.75))；
[0057]实现本发明实施例时，
[0058]借助LabWindows/CVI的强大功能,为熟悉C语言的开发人员建立检测系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统、虚拟仪器等提供了一个理想的软件开发环境。本项目采用LabWindows/CVI来完成波形数据的产生和算法的验证工作。设计利用CVI的白噪声发生函数和高斯噪声发生函数来产生所需的噪声I/Q数据。也可以直接利用FPGA来产生所需的FM数据。产生的波形数据保存在二进制文件中。利用编程器烧写到大容量FLASH存储芯片E28F128中。工作时，FPGA读取FLASH中的数据，并生成AD9957所需要的基带IQ数据。
[0059]输出滤波电路设计
[0060]DDS (滤波器)的参考频率通过内部锁相的方式工作在4200MHz，其设计电路可以如图7所示，该设计采用了比较简单的5阶巴特沃斯滤波器。因为信号源覆盖10倍频程，对于谐波的滤波没有太大的意义。因此输出滤波电路可以设计得比较的简洁。其中，两个需要绕制的电感绕制在NX0-40的磁芯上。制作工艺简单。
[0061]具体到实物的设计面板上时，结构设计可以采用19英寸3U标准组合的形式。该设计结构紧凑、充分利用了前面板的空间，完成了面板印制板和操作按键、显示面板的安装。
[0062]该设计主要讨论一种新型的短波实验广播电子对抗广播发射机激励信号的实现方法。系统设计中将软件与硬件相结合，操纵简便、灵活。利用Labwindows/CVI的进行了仿真设计。实验结果证实了基于AD9957的多波形调制广播电子对抗激励源实现方法的正确性。通过FPGA片外的大容量FLASH芯片，实现了大量波形数据的存储。
[0063]本发明实施例利用IQ调制的方式，从数据调制的思路出发，利用在短波广播中人耳听觉的迟滞效应，通过跳频的方式，以一定的时间节奏，调整不同的输出频率，每个输出频率均采用噪声调频的方式，从而实现多个输出频率上的广播实验电子对抗的效果。
[0064]短波电子对抗的设计充分利用了调频多通道输出特性和人耳对于声音响应的迟滞效应。每次频率调频的间隔可以软件配置。依据接收的实际干扰效果动态调整。通过时分复用的方式，达到增加干扰频率，提高干扰效果的目的。多载频的输出方式，有效的节约了系统的成本造价。
[0065]尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。
【权利要求】
1.一种短波实验广播电子对抗信号源装置，其特征在于，包括: 存储器、现场可编程门阵列FPGA、数据处理单元MCU、输入显示器、调频处理芯片、调幅处理芯片、放大器、滤波器和IOMHz晶振器； 其中，所述存储器与所述FPGA连接，所述FPGA还与所述MCU和所述调频处理芯片连接，所述MCU还和所述输入显示器连接，所述调频处理芯片还与所述IOMHz晶振器和所述调幅处理芯片连接，所述调幅处理芯片还与所述放大器连接，所述放大器还与所述滤波器连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调频处理芯片包括:正交上变频芯片AD9957，或者，正交上变频芯片AD9857。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述放大器为HE315放大芯片。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述MCU采用C8051RM0单片机。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入显示器采用ZLG7290键盘数码显示驱动芯片。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述MCU还与RS232接口连接，以通过所述RS232接口与监测网进行数据通讯。
7.一种语音信号干扰方法，应用权利要求1至6中任一项所述的短波实验广播电子对抗信号源装置，其特征在于，包括: 确定一个或多个待干扰的语音信号的频点； 提取预存储的噪声信号，将所述噪声信号的频点调节成为要一个或多个所述待干扰的语音信号对应的频点，以跳频工作方式干扰所述语音信号。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，确定一个或多个待干扰的语音信号的频点之前，还包括: 按照预定时间间隔监测预定频段上的各个频点，以获取所述预定频段上语音信号工作的频点。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，确定一个或多个待干扰的语音信号的频点之前，还包括: 接收外界的输入命令，其中，所述输入命令用于指示一个或多个待干扰的语音信号的频点。
10.一种语音信号干扰系统，其特征在于，包括: 一个或多个权利要求1至6中任一项所述的短波实验广播电子对抗信号源装置，与所述短波实验广播电子对抗信号源装置数量相等的发射机，监测网，播控系统； 其中，所述监测网用于监测某一频段上的待干扰的语音信号的个数及频点； 所述播控系统，用于将所述监测网发送的监测结果播放至一个或多个所述短波实验广播电子对抗信号源装置； 所述短波实验广播电子对抗信号源装置，用于根据所述播控系统发送的所述监测结果产生对应频点的噪声信号； 所述发射机，用于通过天线将所述噪声信号进行发射，以干扰语音信号。
【文档编号】H04K3/00GK103746765SQ201310724095
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】王志宇, 蔡晓葳, 张 诚 申请人:北京长峰广播通讯设备有限责任公司