信号屏蔽装置及方法与流程

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种信号屏蔽装置及方法。

背景技术：

手机工作时，是在一定的频率范围内，手机和基站通过无线电波连接起来，以一定的波特率和调制方式完成数据和声音的传输。针对这种通讯原理，手机信号屏蔽器在工作过程中以一定的速度从前向信道的低端频率向高端扫描。该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立联接。手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象。

传统屏蔽器采用模拟扫频方案，通过nc555定时器产生三角波，连接到压控振荡器输入端，再放大，最后通过天线发射。这种屏蔽方法操作简单且成本低，因此应用广泛，但该方案存在扫描频率固定，扫频边界过界等问题，对运营商基站、卫星通信等其他系统产生严重干扰，产品本身的干扰效果也非常差。此外随着运营商3g、4g、5g通信网络的建设和普及，现网信号的变化也越来越大，同一频段内往往包含多种通信制式，不同的通信制式对扫频干扰周期敏感程度不一，针对不同制式的现网信号，需要设置不同的屏蔽电路，导致屏蔽效率较低，成本增大。

技术实现要素：

基于此，有必要针对随着运营商3g、4g、5g通信网络的建设和普及，现网信号的变化也越来越大，针对不同制式的现网信号，需要设置不同的屏蔽电路，导致屏蔽效率较低，成本增大的问题，提供一种信号屏蔽装置及方法。

一种信号屏蔽装置，所述信号屏蔽装置包括接收模块、调制模块以及发射模块，所述接收模块、调制模块以及发射模块依次相连，其中：

接收模块，用于接收现网信号；

调制模块，用于接收所述接收模块传输的现网信号，并基于所述现网信号的通信制式调制屏蔽信号；其中所述基于现网信号的通信制式调制屏蔽信号还包括识别现网信号制式，基于扫频频率干扰效果最优的先验知识针对不同现网信号制式生成对应的调制信号，并基于所述调制信号生成屏蔽信号；

发射模块，用于发射所述屏蔽信号。

在其中一个实施例中，所述调制模块包括接收单元、基带信号处理单元以及屏蔽信号生成单元，其中，所述接收单元与所述接收模块相连，所述接收单元、基带信号处理单元以及屏蔽信号生成单元依次相连，所述屏蔽信号生成单元与所述发射模块相连，所述接收单元用于接收所述接收模块传输的现网信号并转换为数字信号，所述基带信号处理单元接收所述数字信号并基于所述数字信号生成调制信号，所述屏蔽信号生成单元用于基于所述调制信号调制屏蔽信号并将所述屏蔽信号传输给所述发射模块。

在其中一个实施例中，所述基带信号处理单元还用于识别所述现网信号的制式、起始频率以及截止频率，以调节所述屏蔽信号的频率和边界。

在其中一个实施例中，所述基带信号处理信号还用于对由多个不连续频段组成的屏蔽信号，调节所述屏蔽信号的边界以及中间频段的起始频率和截止频率。

在其中一个实施例中，所述屏蔽信号生成单元包括数模转换器、压控振荡器、调制滤波器以及调制放大器，所述数模转换器、压控振荡器、调制滤波器以及调制放大器依次相连，所述数模转换器与所述基带信号处理单元相连，所述调制放大器与所述发射模块相连，所述基带信号处理单元基于所述现网信号的制式和边界，控制所述数模转换器生成相应的波形来控制所述压控振荡器产生相应的波形和边界，并将所述波形通过调制滤波器以及调制放大器处理后生成屏蔽信号。

在其中一个实施例中，所述基带信号处理单元还用于接收所述调制信号调制的屏蔽信号，并基于所述屏蔽信号调节所述调制信号，以调节所述屏蔽信号的边界。

在其中一个实施例中，所述基带信号处理单元把所述屏蔽信号的边界和现网信号的边界进行比较，根据误差，调节所述数模转换器的输出波形，以调节所述屏蔽信号的边界，校准压控振荡器形成的误差。

在其中一个实施例中，所述基带信号处理单元还用于解析时分双工制式的现网信号的开关信号，以使所述屏蔽信号在时分双工制式的现网信号下行时发送。

在其中一个实施例中，所述接收单元包括接收放大器、混频器、接收滤波器以及模数转换器，所述接收放大器、混频器、接收滤波器以及模数转换器依次相连，所述接收放大器与所述接收模块相连，所述模数转换器与所述基带信号处理单元相连，所述混频器包括锁相环回路。

在其中一个实施例中，所述信号屏蔽装置还包括滤波模块，所述滤波模块设置于所述接收模块与所述调制模块之间，用于对不同频段的现网信号分别进行滤波。

在其中一个实施例中，所述滤波模块包括第一射频开关、第二射频开关以及滤波结构，所述第一射频开关、滤波结构以及第二射频开关依次相连，所述第一射频开关与所述接收模块相连，所述第二射频开关与所述调制模块相连，所述第一射频开关与所述第二射频开关切换时切换到同一频段。

在其中一个实施例中，所述滤波结构包括至少一个滤波单元，所述各个滤波单元覆盖的频率范围不重叠；所述滤波结构通过分时切换遍历所有频段，采集现网信号并且分析。

在其中一个实施例中，所述第一射频开关和所述第二射频开关与所述锁相环回路的频段一致。

在其中一个实施例中，所述调制模块还包括监控单元，所述监控单元与所述基带信号处理单元相连，用于监控所述调制模块的运行状况。

在其中一个实施例中，所述调制模块还包括时钟单元，所述时钟单元与所述基带信号处理单元相连，用于与所述基带信号处理单元中数字信号的频率进行同步。

在其中一个实施例中，所述基带信号处理单元还用于解析时分双工制式的频率误差，以使所述时钟单元同步到基站。

在其中一个实施例中，所述调制模块还包括可变增益放大器，用于根据所述现网信号的强度调节所述屏蔽信号的强度。

一种信号屏蔽方法，应用于上述信号屏蔽装置，所述方法包括：

接收现网信号；

识别所述现网信号的通信制式、起始频率以及截止频率，并基于所述现网信号生成调制信号；

基于所述调制信号调制屏蔽信号；

发射所述屏蔽信号。

在其中一个实施例中，所述基于所述调制信号调制屏蔽信号包括：

将所述调制信号转换为模拟信号；

调节所述模拟信号的电压；

对所述模拟信号进行滤波；

调节所述模拟信号的强度，生成屏蔽信号。

上述信号屏蔽装置及方法包括接收模块、调制模块以及发射模块，其中：接收模块，用于接收现网信号调制模块，与所述接收模块相连，用于接收所述接收模块传输的现网信号，并基于所述现网信号的通信制式调制屏蔽信号；其中所述基于现网信号的通信制式调制屏蔽信号还包括识别现网信号制式，基于扫频频率干扰效果最优的先验知识针对不同现网信号制式生成对应的调制信号，并基于所述调制信号生成屏蔽信号；发射模块，与所述调制模块相连，用于接收所述屏蔽信号并发射，因此能够根据现网信号的变化调整屏蔽信号，不需要针对不同制式的现网信号设置不同屏蔽电路，屏蔽效率较高，成本较低。

附图说明

图1为本发明一实施例的信号屏蔽装置的示意图；

图2为本发明另一实施例的信号屏蔽装置的示意图；

图3为本发明一实施例的滤波模块的示意图；

图4为本发明一实施例的调制模块的示意图；

图5为本发明一实施例的接收单元的示意图；

图6为本发明一实施例的屏蔽信号生成单元的示意图；

图7为本发明一实施例的针对不同通信制式现网信号的扫频控制的示意图；

图8为本发明一实施例的信号屏蔽装置的结构框图；

图9为本发明一实施例的监控单元的联网拓扑图；

图10为本发明一实施例的信号屏蔽方法的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，图1为本发明一实施例的信号屏蔽装置的示意图。

在本实施例中，所述信号屏蔽装置包括接收模块1、调制模块2以及发射模块3，其中：

接收模块1，用于接收现网信号；

调制模块2，与所述接收模块1相连，用于接收所述接收模块1传输的现网信号，并基于所述现网信号的通信制式调制屏蔽信号；其中基于现网信号的通信制式调制屏蔽信号还包括识别现网信号制式并基于扫频频率干扰效果最优的先验知识针对不同现网信号制式生成对应的调制信号，并基于所述调制信号生成屏蔽信号；

发射模块，与所述调制模块2相连，用于接收所述屏蔽信号并发射。

上述信号屏蔽装置能够根据现网信号的变化调整屏蔽信号，无需针对不同制式的现网信号设置不同屏蔽电路，屏蔽效率较高，成本较低。

请参阅图2，图2为本发明另一实施例的信号屏蔽装置的示意图。

在本实施例中，所述信号屏蔽装置包括接收模块1、滤波模块4、调制模块2以及发射模块3，所述接收模块1、滤波模块4、调制模块2以及发射模块3依次相连。其中滤波模块4用于滤除现网信号中的噪声。

示例性地，所述接收模块1包括接收天线，具体可以是宽带全向接收天线。可以理解的，所述接收模块1可以选择其他类型的天线，只需达到接收现网信号的效果即可。

请参阅图3，图3为本发明一实施例的滤波模块4的示意图。在本实施例中，所述滤波模块4包括第一射频开关40、第二射频开关41、第一滤波单元42以及第二滤波单元43，所述第一射频开关40、第一滤波单元42、第二射频开关41以及第二滤波单元43依次相连，其中所述第一射频开关40与所述接收模块1相连，所述第二射频开关41与所述调制模块2相连。所述第一射频开关40与所述第二射频开关41用于控制不同频段的现网信号通过所述第一滤波单元42或第二滤波单元43进行滤波，因此所述第一射频开关40与所述第二射频开关41切换时，必须保持同步切换到一个频段上。具体地，所述接收天线传输的现网信号通过所述第一射频开关40传输到所述第一滤波单元42或第二滤波单元43，经过所述第一滤波单元42或第二滤波单元43滤波后传输到所述第二射频开关41，并通过所述第二射频开关41传输给所述调制模块2。

示例性地，所述第一滤波单元42与第二滤波单元43为一组滤波结构，在本实施例中，所述滤波结构包括两个滤波单元，在其它实施例中，可以包括多个滤波单元，各个所述滤波单元覆盖的频率范围不重叠，取决于不同国家或地区的频段划分。具体地，中国的现网信号的频率范围为800mhz-2700mhz范围，将其分为8个频段，即870mhz-880mhz、930mhz-960mhz、1805mhz-1880mhz、1885mhz-1915mhz、2010mhz-2015mhz、2110mhz-2170mhz、2300mhz-2390mhz、2555mhz-2655mhz等8个频段，此时，需要设置8个对应频段的滤波单元，通过分时切换遍历所有频段，采集现网信号并且分析。

可以理解的，前述射频开关可以是单刀多掷开关，所述单刀多掷开关的不动端的数量与所述滤波结构的滤波单元的数量相匹配，且一一对应。具体地，当所述滤波结构包括8个滤波单元时，所述射频开关为单刀八掷开关。

请参阅图4，图4为本发明一实施例的调制模块2的示意图。在本实施例中，所述调制模块2包括接收单元20、基带信号处理单元21以及屏蔽信号生成单元22，其中：

接收单元20与所述接收模块1相连，接收单元20、基带信号处理单元21以及屏蔽信号生成单元22依次相连，屏蔽信号生成单元22与所述发射模块相连；接收单元20用于接收接收模块1传输的现网信号并转换为数字信号，所述基带信号处理单元21识别现网信号制式并基于不同现网信号制式生成对应的调制信号，屏蔽信号生成单元22用于基于调制信号调制屏蔽信号并将所述屏蔽信号传输给发射模块。

请参阅图5，图5为本发明一实施例的接收单元20的示意图。在本实施例中，所述接收单元20包括接收放大器200、混频器201、接收滤波器202以及模数转换器203，所述接收放大器200、混频器201、接收滤波器202以及模数转换器203依次相连，所述接收放大器200与所述接收模块1相连，所述模数转换器203与所述基带信号处理单元21相连。可以理解的，所述现网信号经所述滤波模块4滤波后传输到所述接收放大器200，经接收放大器200放大后送入混频器201，经混频后送入接收滤波器202，经接收滤波器202滤波后送入模数转换器203实现模数转换，转换为数字信号传输给所述基带信号处理单元21。具体地，所述接收放大器200为宽带射频数字可变增益放大器223(dvga，digitalvariablegainamplifier)，所述混频器201集成有锁相环回路(pll，phaselockedloop)。

可以理解的，所述锁相环回路用来统一整合时钟信号，使高频器件正常工作，如内存的存取资料等。锁相环回路是一种反馈电路，其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。所述锁相环回路通过比较外部信号的相位和由压控晶振(vcxo)的相位来实现同步，在比较的过程中，锁相环回路会不断根据外部信号的相位来调整本地晶振的时钟相位，直到两个信号的相位同步。所述锁相环回路用于振荡器中的反馈技术。许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步。一般的晶振由于工艺与成本原因，做不到很高的频率，而在需要高频应用时，由相应的压控振荡器221实现转成高频，但并不稳定，故利用锁相环回路就可以实现稳定且高频的时钟信号。

可以理解的，所述锁相环回路用来快速同步到对应的接收频段，譬如800mhz、900mhz、1800mhz、1900mhz、2100mhz、2300mhz、2600mhz等，锁相环频段的切换和滤波模块4中的第一射频开关40、第二射频开关41保持一致，频段切换时切换到同一频段上，使得接收模块1可以准确接收到相应频段的无线信号。

在本实施例中，所述基带信号处理单元21，具体可以是fpga，所述fpga的程序中内置多个不同带宽的成形滤波器及相应的速率转换模块，所述数字信号通过直接数字控制器(ddc，directdigitalcontrol)后，通过信号特征识别出通信制式，根据现网信号不同的制式情况，在相应的发射通道发射不同频率三角波，以起到屏蔽作用。可以理解的，不同制式的现网信号最佳的扫描频率为先验知识，可以预先存储在所述基带信号处理单元21中。具体地，所述基带信号处理单元21还用于动态调节扫频频率的起始边界。由于各地运营商布网进度不一致，在同一个频段呈现较大差异，例如经济发达地区老的通信制式已经部分重耕，欠发达地区还没有布网等；设备出厂时，按照规划频段最大的情况来设计，因此所述基带信号处理单元21工作时，所述接收单元20的放大器耦合连接到基带，基带信号处理单元21检测该通道的输出功率以调节扫频频率的起始边界。

可以理解的，所述基带信号处理单元21用于识别所述现网信号起始频率以及截止频率，以调节所述屏蔽信号边界。示例性地，所述屏蔽信号生成单元22的调制滤波器222滤除压控振荡器221扫频产生的杂散和谐波，由于板级的声表或者介质滤波器的过渡带都较宽，对扫频边界产生10mhz左右无法抑制的扫频干扰，且部分运营商之间的上下行间隔只有5mhz，譬如下行频段869～880mhz和上行频段885-915mhz，下行频段1805～1880mhz和上行频段1885～1920mhz的情况，所以需要精确控制屏蔽信号的边界。具体地，对于频分双工(fdd，frequencydivisionduplexing)制式和时分双工(tdd，timedivisionduplexing)制式的现网信号，所述基带信号处理单元21控制数模转换器220，使数模转换器220输出恒定最低电平v1，此时压控振荡器221输出对应频段的最低电平，再反馈到基带，基带比较反馈回来的最低电平和现网信号中识别出的最低电平做差值比较，根据差值再调节数模转换器220的最低电平，直到反馈的最低电平和现网信号的最低电平在预设的误差范围内，以校准低频点边界。示例性地，所述基带信号处理单元21还用于控制数模转换器220，使数模转换器220输出恒定最高电平v2，此时压控振荡器221输出对应频段的最高电平，再反馈到基带，基带比较反馈回来的最高电平和现网信号中识别出的最高电平做差值比较，根据差值再调节数模转换器220的最高电平，直到反馈的最高电平和现网信号的最高电平在预设的误差范围内，以校准高频点边界。具体地，如果屏蔽信号由多个不连续频段组成，则中间频段的起始和截止点也加入动态校准范围内。另外，定时循环校准扫频边界使得扫频源同步到本地时钟，而本地时钟由于同步到基站，则相当于扫频源间接同步到基站。上述控制方法解决了传统屏蔽器温漂严重，实际边界比需要屏蔽频段的边界大10m左右的困扰，并且由于智能识别现网情况，扫频能量利用率高，提高了干扰效率。

示例性地，所述基带信号处理单元21还用于接收所述调制信号调制的屏蔽信号，并基于所述屏蔽信号调节所述调制信号，以调节所述屏蔽信号的边界。可以理解的，所述信号放大器224同时与所述基带信号处理单元相连，将所述屏蔽信号发送给所述基带信号处理单元，所述基带信号处理单元21基于所述屏蔽信号调节所述调制信号，以调节所述屏蔽信号的边界。具体地，所述基带信号处理单元21把屏蔽信号的实际边界和接收模块20解析的基站信号边界进行比较，根据误差，微调数模转换器220校准压控振荡器221形成的偏差。

示例性地，所述基带信号处理单元21还用于解析时分双工制式的现网信号的开关信号，以使所述屏蔽信号在时分双工制式的现网信号下行时发送，以避免影响基站上行。

其中，对于时分双工制式的信号，还通过解析得到频率误差，频率误差用来校准本地的vctcxo振荡器，使本地时钟同步到基站。

具体地，所述基带信号处理单元21通过解析无线信号，计算出本地vctcxo时钟和基站直接的频率误差，再由内部调压电路调整vctcxo的压控端，定期校准操作，使得设备频率和基站保持同步。由于vctcxo是设备本地的基准时钟，同步到基站后，设备可以实现精准高质量的时钟信号。

请参阅图6，图6为本发明一实施例的屏蔽信号生成单元22的示意图。在本实施例中，所述屏蔽信号生成单元22包括数模转换器220、压控振荡器221、调制滤波器222、以及调制放大器，所述数模转换器220、压控振荡器221、调制滤波器222、以及调制放大器依次相连，所述数模转换器220与所述基带信号处理单元21相连，所述调制放大器与所述发射模块相连。其中所述数模转换器220将所述基带信号处理单元21传输的数字信号转换为模拟信号，即调制波形，经压控振荡器221、调制滤波器222以及调制放大器处理后生成屏蔽信号，通过调制放大器将屏蔽信号传输给所述发射单元。示例性地，所述调制放大器包括数字可变增益放大器223和信号放大器224，用于根据所述现网信号的强度调节所述屏蔽信号的强度。具体地，所述基带信号处理单元21根据制式识别和边界识别，控制数模转换器220生成相应的波形来控制压控振荡器221产生相应的波形和边界。

具体地，如果同一频段内，存在多种制式的现网信号，则所述数模转换器220输出混合处理的调制波形。请参阅图7，图7为本发明一实施例的针对不同通信制式现网信号的扫频控制的示意图，横轴代表时间，纵轴代表幅度，电压v1～v2代表一种制式的低频点到高频率的扫频过程，电压v2～v3代表另一种制式的低频点到高频率的扫频过程，纵轴可以看到前后的频率变化。

可以理解的，所述屏蔽信号生成单元22可以包括多条屏蔽通道，每条通道均包括数模转换器220、压控振荡器221、调制滤波器222以及调制放大器，并可在控制器的控制下生成对不同频率、不同制式的现网信号进行屏蔽的屏蔽信号。

示例性地，所述发射模块包括发射天线阵列，包含所有运营商频段的下行。

请参阅图8，图8为本发明一实施例的信号屏蔽装置的结构框图。

与前述实施例不同的是，在本实施例中，所述屏蔽信号生成单元22包括两条屏蔽通道，可在控制器的控制下生成对不同频率、不同制式的现网信号进行屏蔽的屏蔽信号。在其它实施例中，所述屏蔽信号生成单元可以包括多条屏蔽通道。

在本实施例中，所述调制模块2还包括时钟单元，所述时钟单元与所述基带信号处理单元相连，用于与所述基带信号处理单元中数字信号的频率进行同步。

在本实施例中，所述调制模块2还包括监控单元，所述监控单元与所述接收单元、基带信号处理单元、屏蔽信号生成单元以及时钟单元均相连，用于对所述调制模块2的工作进行监控及调试控制。可以理解的，所述监控单元可以为arm处理器，也可以为其它处理芯片。

请参阅图9，图9为本发明一实施例的监控单元的联网拓扑图。示例性地，云服务器通过互联网与交换机相连，交换机通过局域网与屏蔽装置相连，云服务器通过交换机监控屏蔽装置的工作状况。

本发明还公开了一种信号屏蔽方法，应用于上述信号屏蔽装置。

请参阅图10，图10为本发明一实施例的信号屏蔽方法的示意图。

在本实施例中，所述信号屏蔽方法包括：

步骤900，接收现网信号。

步骤910，识别所述现网信号的通信制式、起始频率以及截止频率，并基于所述现网信号生成调制信号。

具体地，接收所述接收模块传输的现网信号，并识别所述现网信号的通信制式、起始频率以及截止频率，以调制频率、边界与所述现网信号相适应的屏蔽信号。

步骤920，基于所述调制信号调制屏蔽信号。

可以理解的，所述屏蔽信号与所述现网信号的通信制式、频率与边界相适应。

具体地，所述基于所述调制信号调制屏蔽信号包括：将所述调制信号转换为模拟信号；调节所述模拟信号的电压；对所述模拟信号进行滤波；调节所述模拟信号的强度，生成屏蔽信号。

步骤930，发射所述屏蔽信号。

上述信号屏蔽装置及方法包括接收模块1、调制模块2以及发射模块3，其中：接收模块1，用于接收现网信号调制模块2，与所述接收模块1相连，用于接收所述接收模块1传输的现网信号，并基于所述现网信号的通信制式调制屏蔽信号；发射模块，与所述调制模块2相连，用于发射所述屏蔽信号，因此能够根据现网信号的变化调整屏蔽信号，不需要针对不同制式的现网信号设置不同屏蔽电路，屏蔽效率较高，成本较低。同时，所述信号屏蔽装置能循环解析和刷新tdd开关，把解析出来的tdd开关，作为相应tdd干扰通道的使能开关信号，以在在tdd频段关断相应tdd通道的上行，避免干扰运营商基站。并且所述信号屏蔽装置的扫频边界精准，可避免扫频信号落到上行带内，扫频能量利用率高，一定程度地提高了干扰效率。另外，所述信号屏蔽装置利用反馈链路，在fpga内部定时校准扫频边界，克服压控振荡器221温漂过大的问题。同时，所述信号屏蔽装置的每个发射通道都由dvga动态调整，根据现网信号强度，可做到遇强则强、遇弱则弱，合理控制屏蔽效果边界。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。