一种无线信号阻断的组网装置的制作方法

本发明涉及一种无线信号阻断的组网装置。

背景技术：

随着移动通信技术的迅猛发展，移动通信相关的产品和服务已经深入社会的各个角落。移动通信技术在给人们生活带来极大便利的同时，也使少数人有可能利用移动通信技术从事考试作弊、泄露国家机密等非法活动。因此，在一些如政府机关、武警部队驻地、监狱、学校等重要场所，有必要部署信号屏蔽器，以对如用户设备的移动通信装置的信号进行屏蔽，从而防止少数人利用移动通信技术从事非法活动。

目前市场上屏蔽器采用的是单音信号在各移动通信网络下行工作频带内进行盲扫的技术方案，该类设备自身无法取得周边电磁环境状态，因此只能在工作频带内进行盲扫，当移动通信网络下行扫频带宽较大时屏蔽系统有效干扰能力就会明显下降，此外由于当前3G、4G移动通信网络均采用了宽频载波技术方案，本身在带内干扰消除能力就有显著提升，因此仍然采用单音扫频信号作为干扰源信号在实际屏蔽应用中，其效果都出现了明显的下降。

如图9所示，当前信号屏蔽系统一般采用多个屏蔽器进行联合放装组网方式进行下行频段干扰从而实现目标区域内的信号有源屏蔽。

该组网结构方式主要存在以下几点不足：

传统放装联合组网方式，采用大功率输出方式进行信号压制，因此在实际应用中干扰信号外泄、对公众网络影响等问题难以解决

传统单机方式屏蔽器一般采用一个频段屏蔽信号由一个功放输出屏，每个功放输出端连接一根鞭状天线进行信号发射，而传统屏蔽器通常需要支持 2G、3G、4G多个网络的多个频段干扰，因此产品通常有多个鞭状天线密集并排输出。由于各个天线分布距离较小，因此各个输出天线辐射方向角受邻近天线影响大，同一设备上不同频段天线的覆盖方向角存在明显差异，从而导致设备实际覆盖范围难以控制。

传统屏蔽器采用自身产生的单音扫频信号源作为干扰源，无法取得外部电磁环境变化，当外部网络调整时就会引起屏蔽空洞或者干扰信号过覆盖等问题。

由于不同无线通信网络抗干扰能力不同，因此相应的单音扫频干扰信号相对屏蔽压制功率也不同，当出现公众网络升级的情况，如GSM网络相对压制电平需要15dB而要屏蔽LTE网络相对压制电平需要再提升10dB以上，因此如出现新4G频段开启或者GSM网络演进为LTE网络等，就会出现明显的屏蔽区域空洞，从而导致屏蔽系统失效。

传统屏蔽技术方案是通过在移动通信网络下行频段上进行单音循环扫描来实现信号屏蔽，同时尽力避免在移动通信网络上行频段产生干扰信号，以实现在达到对移动终端屏蔽的同时，不对无线通信基站本身上行产生干扰，从而达到对指定区域屏蔽的同时不对公众移动通信产生影响。而在第三代与第四代移动通信网络中引入了时分双工的技术，其上下行频段完全相同，采用传统盲扫的技术方案难以与基站取得同步，因此对指定屏蔽区域周边基站存在明显干扰。

此外，当前屏蔽器一般采用大功率(通常标称2～10W)由于当前2G、3G、4G移动通信网络频段跨度大，其空间损耗差异大，同时考虑到实际空间环境中各种制式基站位置及目标屏蔽区域原始覆盖电平存在差异等问题，因此普遍存在屏蔽区域屏蔽率不高、屏蔽区域周边公众网络干扰严重等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于提供一种无线信号阻断的组网装置。

本发明是这样实现的：一种无线信号阻断的组网装置，包括至少一个干 扰源模块、至少一个接收天线、功分模块及至少一有源天线模块，所述有源天线模块包括推动放大模块及发射天线，所述接收天线连接至所述干扰源模块；所述干扰源模块通过所述功分模块连接至所述推动放大模块，所述推动放大模块连接至所述发射天线。

进一步地，所述推动放大模块包括推动分路器、推动功放模块及推动合路器，所述推动分路器分别连接所述功分模块及推动功放模块，所述推动合路器分别连接所述推动功放模块及发射天线。

进一步地，所述干扰源模块包括依次连接的低噪放、下变频模块、第一模数转换器、FPGA芯片、第一数模转换器、上变频模块及功率放大器，所述低噪放连接至所述接收天线，所述功率放大器连接至所述功分模块。

进一步地，所述干扰源模块还包括一ARM控制主板，所述ARM控制主板分别连接至所述低噪放、下变频模块、第一模数转换器、FPGA芯片、第一数模转换器、上变频模块及功率放大器。

进一步地，所述干扰源模块还包括一存储模块，所述存储模块连接至所述FPGA芯片。

进一步地，所述干扰源模块还包括一CLOCK模块，所述CLOCK模块分别连接所述下变频模块、第一模数转换器、FPGA芯片、第一数模转换器及上变频模块。

进一步地，所述FPGA芯片包括一光口及网口。

进一步地，所述干扰源模块包括依次连接的分路器、前置放大模块、频率处理模块、功放模块及合路器，所述分路器连接至接收天线，所述合路器连接至所述功分模块；

所述频率处理模块包括一依次连接的下变频模块、第二模数转换器、FPGA芯片、第二数模转换器及上变频模块，所述下变频模块连接至前置放大模块，所述上变频模块连接至所述功放模块；

或者所述频率处理模块包括至少一个频率处理单元，所述频率处理单元包括本振、第一锁相环、第二锁相环、第一压控振荡器、第二压控振荡器、第一混频器、第二混频器、第一滤波器及第二滤波器，所述本振分别连接所 述第一锁相环及第二锁相环，所述混频器分别连接所述前置放大模块、第一压控振荡器及第一滤波器，所述第二混频器分别连接第一滤波器、第二滤波器及第二压控振荡器，所述第二滤波器连接至所述功放模块。

进一步地，所述上变频模块包括至少一个变频器；所述下变频模块包括至少一个变频器；所述前置放大模块包括至少一个低噪放；所述功放模块包括至少一个功率放大器。

进一步地，所述功分模块包括功率推动模块，以及功分器或耦合器，所述干扰源模块连接至所述功率推动模块，所述功率推动模块通过所述功分器或耦合器连接至所述有源天线模块的推动放大模块；

或者，功分模块包括第一光收发模块及光功分器，所述每个有源天线模块还包括第二光收发模块，所述第一光收发模块分别连接所述光功分器及干扰源模块，所述第二光收发模块分别连接至所述光功分器及推动放大模块。

本发明的优点在于：本发明一种无线信号阻断的组网装置，该装置优点如下：

当前通信网络频段跨度大，在无源分配网络及空间传输损耗方面存在很大差异，引入有源天线模块方案可以很好的弥补馈线损耗差影响；

在天线端也可根据实际需求设置不同频段干扰信号的输出功率，这样可以根据屏蔽区域的实际电磁环境设定所需功率，使屏蔽系统达到有效屏蔽的同时最大程度上减少对外部空间的信号干扰；

由于采用了外部空间信号采集技术，使干扰源端可以针对性输出相应频率点上的干扰信号，配合频域、时域、码域处理算法使屏蔽系统所需要的相对压制功率大大减小，根据实际各网络测试数据分析结果，同等电磁环境下压制功率需求降低10～25dB，因此有效减小了屏蔽区间内的电磁辐射强度，同时解决了传统屏蔽技术方案中对时分双工移动通信网络上行干扰的问题；

干扰源端及有源天线模块采用宽频设计，可以很好的兼容当前所有已知规划无线通信网络的信号屏蔽需求，未来网络变化时只需要对干扰源端及有源天线模块进行参数调整即可进行平滑升级；

有源天线模块将有源功率推动模块与发射天线进行有效结合，在有源天线模块设计时已充分考虑多频段、多天线共存时出现的天线辐射方向角相互影响问题，因此可以很好的对各个移通信网络进行干扰范围控制；

相较为传统屏蔽技术方案而言，由于同等条件下的压制功率大大降低，因此整机设备功耗及空间电磁辐射大大降低，因此该方案更符合绿色环保、节能减排需求。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种无线信号阻断的组网装置(无源射频组网方式)的原理框图。

图2是本发明一种无线信号阻断的组网装置(光分布组网方式)的原理框图。图3是本发明一种无线信号阻断的组网装置的有源天线模块(分频段天线输出方式)原理框图。

图4是本发明一种无线信号阻断的组网装置的有源天线模块(合路输出方式)原理框图。

图5是本发明一种无线信号阻断的组网装置中干扰源模块(录放式)的原理框图一。

图6是本发明一种无线信号阻断的组网装置中干扰源模块(数字频率偏移)的原理框图二。

图7是本发明一种无线信号阻断的组网装置中干扰源模块(混频频率偏移)的原理框图三。

图8是本发明中频率处理流程框图。

图9是现有屏蔽器的组网安装分布结构图。

图10是是本发明一种无线信号阻断的组网装置安装分布结构图。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3、图4、图10所示，本发明一种无线信号阻断 的组网装置，包括至少一个干扰源模块、至少一个接收天线、功分模块及至少一有源天线模块，所述有源天线模块包括推动放大模块及发射天线，所述接收天线连接至所述干扰源模块；所述干扰源模块通过所述功分模块连接至所述推动放大模块，所述推动放大模块连接至所述发射天线，其中一个接收天线连接多个干扰源模块，也可以一个干扰源模块连接一个接收天线，所述功分模块包括馈线传输(如图1所示)和光纤传输(如图2所示)两种，无源功分模块分别连接所述有源天线模块，光功分模块包括第一级光收发模块、光功分模块，有源天线模块还包括第二光收发模块，第一光收发模块将射频信号转光信号输出，后经由光功分模块通过光纤传输，将光信号分路至各有源天线模块的第二光收发模块，该模块将光信号转为射频信号送至有源天线模块射频放大部件放大后通过天线输出进行信号覆盖。

如图1所示，所述功分模块包括功率推动模块，以及功分器或耦合器，所述干扰源模块连接至所述功率推动模块，所述功率推动模块通过所述功分器或耦合器连接至所述有源天线模块的推动放大模块，其中，耦合器是一种三端口的，功率不等分器件，一个输出口(信号输入端)，一个耦合口(输出功率相对较小端)，一个输出口(输出功率较大端)，功分器是一种多端口功率等分器件，有二功分(一个输入口，两个功率等分的输出口)，还有三功分(一个输入口，三个功率等分输出口)同理还有四功分；推动一般是指的是有一定增益的放大模块，但是输出功率较小，一般达到0dBm左右，功放是指有一定增益，但输出功率相对较大的模块(一般输出功率在17dBm以上)，推动功放具有功放功能，并且增益较大；功率推动模块用于将较小功率进行放大。

如图2所示，功分模块包括第一光收发模块及光功分器，所述每个有源天线模块还包括第二光收发模块，所述第一光收发模块分别连接所述光功分器及干扰源模块，所述第二光收发模块分别连接至所述光功分器及推动放大模块。

如图3所示，本发明中有源天线模块部分包括天线分路器、推动功放模块以及天线，分路器将功分模块送来的射频信号按频段进行划分输出至各路 推动功放模块，推动功放模块将信号推动放大后输出至天线输出实现覆盖。如图4所示，进一步的，在实际应用中也可以各路信号推动放大后通过天线合路器将所有信号进行合路至一个端口，由一面天线输出覆盖，在实际场景应用中可以将该输出天线内置于有源天线模块内部，也可以将天线外置。

如图5所示，本发明中干扰源模块包括依次连接的低噪放、下变频模块、第一模数转换器、FPGA芯片、第一数模转换器、上变频模块及功率放大器，所述低噪放连接至所述接收天线，所述功率放大器连接至所述功分模块，所述干扰源模块还包括一ARM控制主板，所述ARM控制主板分别连接至所述低噪放、下变频模块、第一模数转换器、FPGA芯片、第一数模转换器、上变频模块及功率放大器，所述干扰源模块还包括一存储模块，所述存储模块连接至所述FPGA芯片，所述干扰源模块还包括一CLOCK模块，所述CLOCK模块分别连接所述下变频模块、第一模数转换器、FPGA芯片、第一数模转换器及上变频模块，所述FPGA芯片包括一光口及网口。

其原理如下：

通过接收天线接收空间无线通信信号或将接收天线的天线口直接连接信号源获取输入信号，将得到的信号经过低噪放处理后发送给下变频模块；

下变频模块将接收到的信号进行下变频处理，之后发送给模数转换器，转化为数字信号并发送至FPGA芯片；

所述装置还包括一存储模块，若输入信号中包含时分双工制式系统的信号，FPGA芯片根据同步信号在下行信号周期对接收到的数字信号进行选频及滤波得到数字干扰信号；并将数字干扰信号存入存储模块，之后FPGA芯片根据同步信号的下行信号周期对存储模块中的数字干扰信号进行读取，并发送至数模转换器；否则FPGA芯片将采集到的数字中频信号进行不同制式带宽的选频、滤波得出对应制式带宽的数字干扰信号，FPGA芯片将通过自带的信号抓取工具chipscope将得到的数字干扰信号抓取下来，抓取的数字干扰信号存储至存储模块，然后FPGA芯片将存储器中的数字干扰信号读取出来，并发送至数模转换器；

数模转换器将数字干扰信号转化为模拟干扰信号，之后经过上变频模块 的上变频处理，之后经过功率放大器放大之后由发射天线发射。

上述装置还包括一ARM控制主板，所述ARM控制主板用于所述低噪放、下变频模块、模数转换器、FPGA芯片、数模转换器、上变频模块及功率放大器的参数配置管理及状态监控。

所述装置还包括CLOCK模块，所述CLOCK模块为所述下变频模块、模数转换器、FPGA芯片、数模转换器及上变频模块提供时钟信号。

所述FPGA芯片包括一光口及网口，所述光口以及网口，用于更新程序以及存储器中的干扰信号。

如图6、图7及图8所示，本发明中干扰源模块包括依次连接的分路器、前置放大模块、频率处理模块、功放模块及合路器，所述分路器连接至接收天线，所述合路器连接至所述功分模块；

所述频率处理模块包括一依次连接的下变频模块、第二模数转换器、FPGA芯片、第二数模转换器及上变频模块，所述下变频模块连接至前置放大模块，所述上变频模块连接至所述功放模块；

或者所述频率处理模块包括至少一个频率处理单元，所述频率处理单元包括本振、第一锁相环、第二锁相环、第一压控振荡器、第二压控振荡器、第一混频器、第二混频器、第一滤波器及第二滤波器，所述本振分别连接所述第一锁相环及第二锁相环，所述混频器分别连接所述前置放大模块、第一压控振荡器及第一滤波器，所述第二混频器分别连接第一滤波器、第二滤波器及第二压控振荡器，所述第二滤波器连接至所述功放模块，所述上变频模块包括至少一个变频器；所述下变频模块包括至少一个变频器；所述前置放大模块包括至少一个低噪放；所述功放模块包括至少一个功率放大器。

如图6至图8所示，其原理如下：

通过接收天线采集相应区域的原始电磁环境，经过分路器对接收到的信号进行分路滤波，从中取出需要进行屏蔽的各个通信网络的下行频段信号(其中心频点为f)；将所获取到的下频段信号经过前置放大模块进行前置放大，后送至信号频率处理模块，频率处理模块将不同通信网络下行频段信 号(其中心频点为f)进行频率移动使载波频率偏移略超出移动通信网络接收机容限，得到偏移信号f+△f；将偏移后的信号输出至功放模块，经过功放放大后输出经合路器进行滤波合路后，输出至发射天线进行发射。

其中如图6所示，所述频率处理模块包括一依次连接的下变频模块、模数转换器、FPGA芯片、数模转换器及上变频模块；将所获取到的下行频段信号(其中心频点为f)经过前置放大模块进行前置放大后送至下变频模块。如图8所示频率处理模块将下行频段信号(其中心频点为f)下变至中频，并将中频信号送到模数转换器，将中频信号转换成数字中频信号，然后通过FPGA芯片进行数字信号处理，将数字中频信号进行数字下变频，采用抽取滤波算法进行选频滤波，选取出对应通信制式的带宽，再进行数字插值滤波算法，然后进行数字上变频，将频带信号搬移至各通信制式可干扰的频率上，然后通过数模转换器进行插值，最后得到数字中频信号，将该带偏移的数字中频信号输出至数模转换器得到偏移信号f_M+△f，该偏移信号f_M+△f通过上变频模块处理后输出至功放模块。

如图7所示，所述频率处理模块包括至少一个频率处理单元，所述频率处理单元包括本振、第一锁相环、第二锁相环、第一压控振荡器、第二压控振荡器、第一混频器、第二混频器、第一滤波器及第二滤波器；将所获取到的下频段信号经过前置放大模块进行前置放大后送至第一混频器，所述本振、第一锁相环及第一压控振荡器提供第一变频信号，通过第一混频变频器将下行频段信号与第一变频信号进行混频下变；之后经过第一滤波器进行滤波，所述本振、第二锁相环及第二压控振荡器提供第二变频信号，通过第二混频器结合第二混频信号及第二混频器接收到的信号进行混频，得到一偏移信号，该偏移信号经过第二滤波器进行滤波后发送至功放模块，本振提供参考频率，供PLL和VCO产生稳定的频率输出；其中，第一级混频器是将接收进行的无线射频信号进行混频下变，下变的频点由本振及锁相环电路控制，如接收进来的是950MHz，要下变至140MHz话，那么本振及锁相环电路产生一个950±140MHz(采用正偏还是负偏方案，具体要看采用的是低本振混频方案还是高本振混频方案，如果低混频方案的就采用负偏，高混频方 案的就是采用正偏)；而第二级混频是将140MHz变回原来的950MHz±Δf，相对应的本振及锁相环电路产生一个140±950MHz±Δf。

其中涉及的软件部分是现有技术，不进行详细说明。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。