一种含5G的全频无缝覆盖便携式频率干扰仪的制作方法

本实用新型属于电子仪器技术领域，特别涉及一种用于执行警卫和排除爆炸物任务的频率干扰仪，即对车队、建筑物和可疑爆炸物所在区域进行全频段电磁干扰，使所有无线遥控装置无法工作的便携式频率干扰仪。

背景技术：

目前随着国内外电子通讯技术的飞速发展，空间电磁环境发生了很大变化，特别是4g信号的普及和应用、5g基站目前也在密集化布站和应用中，移动通讯的干扰越来越困难。而且，随着无人机技术的飞速发展以及商业应用的普及，给低空空域带来严重的安全隐患，近年来无人机非法闯入的事件出现爆发式增长，更给不法分子提供了可乘之机，恐怖分子甚至可以利用无人机进行隐蔽式的炸弹、生化武器攻击等，因此一款含5g的全频无缝覆盖便携式频率干扰仪是必不可少的。

现有的便携式频率干扰仪，虽然其满足了便携操作的需求，但是发射功率和工作时间却不能得到较好的保证。特别是在具有遮挡的地形下，墙壁等遮挡物会对便携式频率干扰仪的信号干扰起到很大的遮挡效果，因此，需要对便携式频率干扰仪的信号强度有着较高的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服便携式频率干扰仪功率不够，不能提供大功率的干扰效果；且内置天线携式频率干扰仪由于受结构限制，发射功率和发射效率不够；而大功率的干扰仪由于安装操作不便，不能起到可以应对紧急情况的问题，提供了一种含5g的全频无缝覆盖便携式频率干扰仪。本干扰仪具有天线安装简易迅速；整体机身轻便，方便携带和移动，设备支持一键开关、一键启动，可以快速布置和收回；平均功率较大，平均发射功率大于380w；内部模块可以单独运行、单独维护，也可按照选择组合运行，可以单信道工作、可以多信道工作、也可以全信道工作；供电方式可选，可以使用自身锂电池供电，也可以外接市电；且锂电池装配方式使用快速安装，可以在无市电情况下，快速更换锂电池，且配置24v直流供电接口，可以直接使用外置电源提供24v直流电供电，以达到继续工作的目的。干扰信号覆盖面积广，可以全方位360°覆盖，垂直高度45°覆盖。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提出的一种含5g的全频无缝覆盖便携式频率干扰仪，其特征在于，包括一个具有操作面板的密闭箱体，设置在所述密封箱体顶部的多个外置发射天线，设置在所述密封箱体内的多个内置发射天线及相应频段的宽带射频功率放大模块和宽带信号波形产生模块、以及可快速更换电源；其中，多个内置发射天线和可快速更换电源分别固定于密闭箱体内的上部和下部；密闭箱体内的中部通过隔板形成多个容纳空间，各容纳空间内分别交替安装一个可抽取的宽带射频功率放大模块和宽带信号波形产生模块；各宽带射频功率放大模块分别具有1或2个输出端，20mhz-3000mhz频段范围内的各宽带射频功率放大模块均具有2个输出端，分别与相应的内置发射天线和外置发射天线相连接，3001mhz-6000mhz频段范围内的各宽带射频功率放大模块均具有1个输出端，分别与相应的外置发射天线相连接；各频段的宽带射频功率放大模块的输入端与相应频段的宽带信号波形产生模块的输出端相连；可快速更换电源对所有宽带射频功率放大模块和宽带信号波形产生模块供电，且可快速更换电源从密封箱体中可抽取进行电源更换；

所述操作面板上设置有防水型按钮、防水型指示灯、防水型旋钮、防水型充电航空插座、防水型数据接口和直流充电接口；所述防水型按钮与可快速更换电源连接，通过防水型按钮控制可快速更换电源实现所述频率干扰仪的开启与关闭；所述防水型指示灯与可快速更换电源连接，用于显示当前所述频率干扰仪的状态；所述防水型充电航空插头作为可快速更换电源的外接充电口；所述防水型数据接口与外部控制端相连，用于数据交换，以此调整参数设置；所述直流充电接口与外置直流电源连接；

多个所述外置发射天线，均分别由内部辐射器和外部保护套组成，各内部辐射器与密封箱体顶部的相应天线接口可拆卸连接，且各内部辐射器与20mhz-6000mhz频段范围内的相应宽带射频功率放大模块输出的模拟信号频率相适应；多个所述内置发射天线通过紧固件固定于密封箱体内；

各所述宽带信号波形产生模块，均分别包括电源输入接口和模块电源控制开关，以及依次连接的信号调节模块、信号发生模块和信号输出端；所述信号调节模块内设有第一微控制单元，该信号调节模块与所述操作面板中的防水型数据接口连接，通过外部控制端调节第一微控制单元的控制参数，从而实现对所述信号发生模块发生的信号频段范围的控制；所述信号发生模块包括第二微控制单元、压控振荡器和压控可变增益放大器，所述第二微控制单元与所述压控振荡器相连，用于通过数字跳频控制相应的压控振荡器产生相应频段的射频电路进而产生数字信号，所述第二微控制单元与所述压控可变增益放大器相连，用于控制相应的压控可变增益放大器对所述压控振荡器产生的数字信号进行一次功率放大，并将一次放大后的数字信号通过模拟相位调制转换为模拟信号，该模拟信号通过所述信号输出端输出至相应的宽带射频功率放大模块；

所述宽带射频功率放大模块，采用20w-50w的分段功率器件，用于将所述宽带信号波形产生模块输出的模拟信号的功率进行二次放大。

本实用新型的特点及有益效果是：

1)全部天线与内部的宽带射频功率放大模块所匹配，实现无缝覆盖20mhz-6000mhz频段内的任一频率资源；将内置发射天线、宽带射频功率放大模块、宽带信号波形产生模块和高容量锂电池都内置于一个高强度、对电磁波无损耗材料的密闭箱体中，在箱体操作面板部分只保留了外置发射天线、防水型按钮、防水型指示灯、防水型表头、防水型充电航空插座，散热通风孔位于箱体底座，满足雨天使用的要求。本干扰仪设置有可快速拆装电池可以在无市电情况下，快速从箱体中抽取出来以更换锂电池，且配置24v直流供电接口，可以直接使用外置电源提供24v直流电供电，以达到更换电池时不间断电源，继续工作的目的。能够在在紧急情况下，充分保护现场排爆及相关人员的安全。

2)采用分段宽带射频功率放大模块、宽带信号波形产生模块和全部天线，无缝覆盖20mhz-6000mhz频段内的所有通讯频段和所有可能的遥控频段，包括玩具遥控、fm收音机、bp机、汽车遥控、对讲机、gsm手机、cdma手机、3g手机、4g手机、5g手机、小灵通、无人机、wi-fi和蓝牙等一切市面常见或用户定制频段的无线遥控设备。

3)宽带射频功率放大模块采用高效射频管，发射功率不小于380w，电源消耗功率小于1500w。

4)宽带信号波形产生模块采用数字高速跳频+模拟相位调制方式，通过mcu控制跳频的速度和频率，从而可以任意选择所需的干扰频点，并对发射信号进行模拟相位调制，以针对不同目标达到最佳干扰效果，能够同时在时域和频域形成无缝电磁屏蔽墙，屏蔽任何模拟和数字的无线遥控装置。

5)天线采用外置高增益天线+内置金属天线的组合，使便携式干扰仪的频率信号覆盖效果更佳，可以在有效范围内使频率覆盖强度得到更有效的保证。外置发射天线均分别由内部辐射器和外部保护套构成，且内部辐射器与相应信号源模块输出的模拟信号频率相适应。外置发射天线的输入端通过射频线与宽带射频功率放大模块的一个输出端相连接，实现无缝覆盖20mhz-6000mhz频段内的任一频率资源；内置金属天线由于其材料特性限制，对低频信号的增幅作用教好，因此内置金属天线的输入端与低频段(20mhz-3000mhz)的宽带射频功率放大模块的输出端相连接，以实现对该频段内的信号起到增强作用。

综上所述，本实用新型采用以外置天线为主，内置发射天线为辅的天线布局结构，将便携式频率干扰仪的发射信号实现了最大的增强效果，有利于干扰信号的全面高强度覆盖。同时，便携式干扰仪内部的供电电池由普通的导线连接供电改为可以快速解除的触点结构，便于供电电池快速更换，在备用电池有足够数量的情况下，可以将便携式频率干扰仪在无市电情况下的使用时间延长。同时，本外置天线含5g全频段无缝覆盖便携式频率干扰仪覆盖20-6000mhz频段，可屏蔽频段内一切无线遥控设备包括玩具遥控、汽车遥控、fm收音机、无线数据传输、无线控制、对讲机、gsm手机、cdma手机、3g手机、4g/5g手机、wifi、蓝牙、小灵通、无人机等，可满足绝大多数场景的应用。

附图说明

图1是本实用新型频率干扰仪的整体外部结构示意图；

图2是本实用新型频率干扰仪的箱体外设置的操作面板结构示意图；

图3是本实用新型频率干扰仪的的可调宽带信号波形产生模块结构图；

图4是本实用新型频率干扰仪的可快速更换电源结构示意图；

图5的(a)、(b)分别为本实用新型频率干扰仪的全向天线的垂直向和水平向覆盖示意图；

图6的(a)、(b)分别是本实用新型频率干扰仪的定向天线的垂直向和水平向覆盖示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。

参见图1～图4，本实用新型实施例的一种含5g的全频无缝覆盖便携式频率干扰仪，该干扰仪包括一个具有操作面板6的密闭箱体1，设置在该密封箱体1顶部的多个外置发射天线21，设置在密封箱体1内的多个内置发射天线22及相应频段的宽带射频功率放大模块3和宽带信号波形产生模块4、以及可快速更换电源5；其中，多个内置发射天线22和可快速更换电源5分别固定于密闭箱体1内的上部和下部；密闭箱体1内的中部通过隔板形成多个容纳空间，各容纳空间内分别交替安装一个可抽取的宽带射频功率放大模块3和宽带信号波形产生模块4，且一个容纳空间内设有一个可抽取的宽带射频功率放大模块3和一个宽带信号波形产生模块4；各宽带射频功率放大模块3分别具有1或2个输出端，20mhz-3000mhz的频段范围内的各宽带射频功率放大模块均具有2个输出端，分别与相应的内置发射天线和外置发射天线相连接，3001mhz-6000mhz的的频段范围内的各宽带射频功率放大模块均具有1个输出端，分别与相应的外置发射天线相连接；各频段的宽带射频功率放大模块3的输入端与相应频段的宽带信号波形产生模块4的输出端相连；可快速更换电源5对所有宽带射频功率放大模块3和宽带信号波形产生模块4供电，且可快速更换电源5从密封箱体1中可抽取进行电源更换。

对本实用新型的具体实施方式及功能分别详细说明如下：

1)密闭箱体1：参见图1、图2，采用高强度结构、电磁波无损耗工程塑料材料制成，用于频率干扰仪内各功能元件的安装、移动和控制平台。本实施例的箱体采用pelican1610高强度工程塑料机箱，能够适应室外各种极端天气状况，但不局限于用该箱体，整体尺寸为64cm*52cm*31cm，重量≤50kg，密封箱体带有轮子，便于移动和携带。密闭箱体1内的隔板使用耐腐蚀金属板通过机械加工成型，各隔板通过螺钉等紧固件固定到密闭箱体1的内部与其成为一体，用来承载内部功能模块(包括宽带射频功率放大模块3和宽带信号波形产生模块4)，起到对内部功能模块分区固定的作用。各宽带射频功率放大模块3和宽带信号波形产生模块4与密闭箱体1中部的相应容纳空间之间均通过卡槽配合实现抽屉式安装，本实施例的密闭箱体1中部通过隔板分隔成7个位于密封箱体1中部的容纳空间、最多可同时安装7个宽带射频功率放大模块3和7个宽带信号波形产生模块4，以及1个位于密封箱体1底部的容纳空间、可快速更换电源5放置在该容纳空间内，且可快速更换电源5与密封箱体1内侧壁之间通过卡槽配合实现抽屉式安装，可快速更换电源5通过密闭箱体1内的触点与宽带射频功率放大模块3和宽带信号波形产生模块4上的触点接触来实现给各模块供电。位于密闭箱体1底座开有散热通风孔(图中未示出)。

2)操作面板6：参见图2，位于密闭箱体1侧面，操作面板6上设置有常规的防水型按钮6.1、防水型指示灯6.2、防水型旋钮6.3、防水型充电航空插座6.4、防水型数据接口6.5和直流充电接口6.6；操控面板6通过线缆与可快速更换电源5连接，用于控制可快速更换电源5的电源输出开启和关闭；其中，防水型按钮6.1与可快速更换电源5连接，通过防水型按钮6.1控制可快速更换电源5实现本频率干扰仪的开启与关闭；防水型指示灯6.2与可快速更换电源5连接，防水型指示灯6.2用来显示当前频率干扰仪的状态(当防水型指示灯6.2为绿色时代表电源正常接通，当防水型指示灯6.2为红色时代表电源未正常接通)，便于操作人员了解设备情况；防水型充电航空插头6.4作为可快速更换电源5的外接充电口，可以用于外接220v市电，为可快速更换电源5提供市电直接输入的电源，并同时给可快速更换电源5的电池充电；防水型数据接口6.5与外部配套使用的连接线相连，配套的连接线另一端与笔记本电脑相连，可以实现笔记本电脑与本实用新型的数据交换，以此来调整参数设置。直流充电接口6.6可以直接使用外置电源提供24v直流电供电，以达到更换电池或电池无电事可以保持继续工作的目的。操作面板6还配置有与其功能完全相同的副板及连接线缆，副板及连接线缆可以根据任务场合需求选择是否启用线控功能，具体地，由于本频率干扰仪需要在部分危险场合使用，如排爆现场，因此频率干扰仪所处的环境并不是安全位置，而操作人员需要保留安全距离的情况下，即可通过连接线缆与操作面板6上的防水型数据接口6.5相连，按下防水型旋钮6.3，从而启用线控功能，使用副板实现操作面板6的所有功能，本频率干扰仪配备的线控距离为15米，可以为操作人员提供一定的安全距离。

3)发射天线：

发射天线由外置发射天线21和内置发射天线22组成。

外置发射天线21均分别由内部辐射器和外部保护套构成，且内部辐射器与20mhz-3000mhz和3001mhz-6000mhz即20mhz-6000mhz频段范围内的相应宽带射频功率放大模块输出的模拟信号频率相适应，各辐射器与密封箱体1顶部的相应天线接口可拆卸连接，不同频段的外置发射天线21采用不同的辐射强度及外部保护套，与内部的宽带射频功率放大模块3所匹配，实现无缝覆盖20mhz-6000mhz频段内的任一频率资源，包括玩具遥控、fm收音机、bp机、汽车遥控、对讲机、gsm手机、cdma手机、3g手机、4g手机、5g手机、小灵通、无人机、wi-fi和蓝牙等一切市面常见或自己设计频段的无线遥控设备。

内置发射天线22为可以由有效扩散频率信号的金属材质制成，一般使用黄铜。通过内置金属天线的设置，可以良好的增加低频段(20mhz-1000mhz)的信号扩散，可以加强频率干扰仪的信号发射，增加信号覆盖。具体地，各内置发射天线22通过紧固件(如螺丝)固定安装在密封箱体1内的上部侧壁上，内置发射天线22与20mhz-3000mhz的频段范围内的各宽带射频功率放大模块的输出端相连接，用于释放干扰信号。实际使用时，为了节省现场安装时间，各内置发射天线一直固定在密封箱体内，在现场时只需安装外置发射天线即可。

各外置发射天线和内置发射天线的频段分段经由本领域的常规设计推算，使用不同的材质及造型，来实现对相应频段的信号放大。如f1-f3频段，可使用铝制天线。

本实用新型采用以外置发射天线为主，内置发射天线为辅的天线布局结构，将便携式频率干扰仪的发射信号实现了最大的增强效果，有利于干扰信号的全面高强度覆盖。4)宽带射频功率放大模块3：采用fll系列20w-50w分段功率器件，频段划分与上面的天线频段划分相同的射频功率器件，总发射功率不小于380w，电源消耗功率小于1500w。宽带射频功率放大模块3可以将宽带信号波形产生模块4产生的干扰波形进行有效的放大处理，由于宽带信号波形产生模块4在设计上很难实现大功率(不超过10w)因此，输出的波形需要进行二次放大(二次放大后的数字信号功率为350～380w)。

5)宽带信号波形产生模块4：用于产生和调节不同频率的信号波形，采用数字高速跳频+模拟相位调制方式的宽带信号波形产生模块，宽带信号波形产生模块的输出功率0dbm，频段划分与上面的天线频段划分相同，并与宽带射频功率放大模块完全匹配。本实用新型中的宽带信号波形产生模块4的结构参见图3，该模块包括信号输出端4.1、信号发生模块4.2、信号调节模块4.3、电源输入接口4.4和模块电源控制开关4.5。信号发生模块4.2采用数字高速跳频+模拟相位调制方式的工作模式。信号调节模块4.3的输出端通过信号线缆4.6与信号发生模块4.2的输入端相连接来控制信号发生模块4.2产生的信号频率，信号调节模块4.3内部设有可编程的第一微控制单元mcu1，本实施例的第一微控制单元mcu1采用国产芯片，如型号为廷津lpc1778fbd208的单片机，对第一微控制单元mcu1的编程全部采用可读性和移植性强的c/c++语言设计(为本领域的常规编程技术)，在μvisionide平台开发(具体开发过程是本领域的公知技术)。信号调节模块4.3通过线缆与操作面板6中的防水型数据接口6.5连接，可以通过外部的笔记本电脑使用配套的数据线连接防水型数据接口6.5，通过笔记本电脑上现预先安装好的操作软件(本实施例采用频段参数修改工具对信号调节模块4.3内的频段参数进行调整)来调整信号调节模块4.3的设置，以此来实现对信号发生模块4.2发生的信号频段范围控制，实现对于某些场合需要保留通讯窗口或某些任务只需屏蔽某些设定频率范围，例如排爆过程中需要保留本单位的通讯频率窗口，群体事件现场只需屏蔽移动通讯频率等，因此这些任务需要现场即时可调干扰频率范围。各信号发生模块4.2的输出端通过信号输出端4.1与相应宽带射频功率放大模块3的输入端相连。

各信号发生模块4.2均分别包括第二微控制单元mcu2、压控振荡器vco和压控可变增益放大器。其中，第二微控制单元mcu2为信号发生模块4.2的控制电路，分别与压控振荡器vco和压控可变增益放大器相连，用于控制压控振荡器vco和压控可变增益放大器的工作，本实施例的第二微处理单元mcu2采用国产芯片，如华大hc32f146。各压控振荡器vco在相应第二微控制单元mcu2的数字跳频控制下分别产生各自频段的射频电路(即不同信号发生模块4.2内的压控振荡器所产生的射频电路的频段各不相同)进而产生数字信号，并将该数字信号传输至第二微控制单元mcu2，本实施例的四个压控振荡器vco的电压频率转增益kvco分别为20-470、400-1602、1525-2164和2110-6000(单位mhz/v)。压控可变增益放大器受第二微控制单元mcu2的控制，将压控振荡器voc产生的数字信号进行一次功率放大(一次放大后的数字信号功率为6～10w)，并将一次放大后的数字信号通过微控制单元mcu的模拟相位调制转换为模拟信号传输至相应的宽带射频功率放大模块3；本实施例的压控可变增益放大器采用型号为adl5330的压控可变增益放大器，其工作频率为10hz至6ghz。理论上，发射功率越大干扰距离也越大，但实际中还需要考虑设备的便携性、散热、供电及成本，发射功率需要折中考虑，选择压控可变增益放大器可以减少散热和电源消耗。

各信号发生模块4.2均采用数字快速跳频+模拟相位调制的方式，即通过第二微控制单元mcu2控制相应压控振荡器vco，可以在同时或不同频段产生射频电路，产生的射频电路依次经过压控可变增益放大器和宽带射频功率放大模块3进行放大，最终通过相应的发射天线实现信号输出，其输出方式能够同时在时域和频域形成无缝电磁屏蔽墙，屏蔽任何模拟和数字无线遥控装置。具体表现为：通过第二微控制单元mcu2控制voc产生的数字信号的跳频速度和频率，从而可以任意选择所需的干扰频点，并对发射信号进行模拟相位调制，以针对不同目标达到最佳干扰效果。基于软件定义的在线系统编程技术(isp)，根据不同工作模式和各种无线设备的信号特性，产生数字跳频+模拟相位调制方式的信号波形，高效切断遥控设备与遥控器之间的通讯链路，阻断无线遥控装置接收无线指令或通讯。4个信号发生模块4.2的输出频率和工作功率分别为：20-470mhz，400-1602mhz，1525-2164mhz，2110-6000mhz。当4个信号发生模块4.2同时工作时，本实用新型的平均工作功率为380w。

信号发生模块4.2的工作过程为：在模块电源控制开关4.5打开的状态下，通过操作面板6上的防水型按钮6.1启动/关闭可快速更换电源7从而启动/关闭第二微控制单元mcu2，该第二微控制单元mcu2开始工作时，控制压控振荡器vco产生射频电路，并产生相应的数字信号，同时第二微控制单元mcu2先控制压控可变增益放大器对该数字信号进行一次放大，再利用模拟相位调制控制可变增益放大器将一次放大的数字信号转换成相应频段的模拟信号，该模拟信号经宽带射频功率放大模块3二次放大后由相应的发射天线输出，形成屏蔽区域，以此来实现干扰效果。当待干扰信号源的具体频段未知时，需同时开启所有信号发生模块4.2；若待干扰的信号源频段已知(如手机的信号源频段为800到1800mhz)，则需开启不低于该信号源频段的信号发生模块4.2，以进行频段压制，达到干扰目的。

6)可快速更换电源5：设置于密闭箱体1的内部下方，为独立的供电模块，可以完成对整个频率干扰仪的供电，参见图4，可快速更换电源5包括电源壳体5.1，以及内置于电源壳体5.1内的锂电池和开关电源(锂电池和开关电源在图4中未示意出)组成。电源壳体5.1外侧设有方便抽取的把手5.2，且电源壳体5.1内的锂电池通过触点接触方式与封闭箱体1内侧连接，可实现快速更换电池的目的。内置的锂电池采用高容量锂电池，可以方便远离市电或外场时的任务使用。本实施例中内置锂电池使用型号为：7s12p的锂电池，电池总容量：1200wh，可以为该设备提供≥60分钟的供电时间。开关电源采用明纬rsp2000开关电源，可以接收外界提供的ac220v市电供电或发电机供电，给该设备提供持续供电。

本装备设计定制特定任务下的特定频段，能够有效屏蔽无线遥控装置及无线网络，采用数字高速跳频+模拟相位调制方式，可同时在时域和频域形成电磁屏蔽墙，屏蔽特定频段模拟和数字无线遥控等装置，阻断(屏蔽)被干扰目标接受无线指令或通讯信号，从而达到干扰的目的。

图5为全向天线覆盖示意图，其中(a)为垂直高度向45°左右覆盖示意，(b)为水平方向360°覆盖示意；通过水平方向与垂直方向的叠加，行成一个扁球形的电磁屏蔽区。电磁屏蔽区的大小于信号源的干扰信号强度成反比，当干扰信号为-80dbm时，干扰距离可以覆盖直径100米。

图6位定向天线覆盖示意图，内置定向天线形成以干扰仪为起点，水平方向90°覆盖，参见图6中(a)，垂直方向45°覆盖，参见图6中(b)形成锥形覆盖区。定向天线向指定方向发射电磁能量，以加强干扰效果。定向天线用于已知遥控装置位置或方向的场合，以达到最佳应用效果。

本实用新型频率干扰仪的工作过程如下：

当发生需要设置干扰区域的情况时，操作人员携带本实用新型频率干扰仪到达现场，将该频率干扰仪放置好后，按照干扰仪顶部的天线标号将外置发射天线21与天线接口一一匹配安装，然后启动位置操作面板6上的防水型按钮6.1，开启设备，达到设置干扰区域的作用。如果需要长时间设置干扰区(1小时以上)，则需要通过操作面板6上的防水型充电航空插座6.4连接市电。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。