基于VCO噪聲源的無人機干擾器

楊帆　徐玥輝　游凱

摘 要： 本設計是一款基于壓控振蕩器設計的無人機干擾器。只需瞄準多旋翼無人機并發射無線信號就可以迫使多旋翼無人機返航或者遏制多旋翼無人機起飛。基于VCO設計的無人機干擾器集成度更高，便于攜帶和操作，采用了八木天線指向性更強，整個系統采用了12V鋰電池以保證電源穩定供電。本設計解決了由于四旋翼無人機的廣泛使用造成的天空安全管理混亂問題。

關鍵詞： 反無人機干擾器;多旋翼無人機;干擾

1 設計方法

1.1 電源系統設計

本設計用的5V輸出如圖1所示，Ra要用40.2KΩ的電阻，Rb要用7.68KΩ的電阻，Rc要用33KΩ的電阻。對于MP1495的電感選擇一般選擇1uH至10uH的電感，電感與輸出電壓根據需要的輸出電壓選擇適當的電感。輸入電容的選擇：由于輸入的電流是不連續的，所以需要一個電容，來提供電流給降壓轉換器同時也保持穩定的直流輸入電壓。通常情況下可以使用一個22uF的電容應用于大多數電路。

1.2 1.6G噪聲源設計

（1）1.6G噪聲源元器件

1.6G噪聲源元器件主要包括繪制NE555、MP1495、1.6G VCO。

（2）設計PCB電路板

新建電路板文件，在File下→Import→Logic導入網絡表，然后進行元件的手工擺放，也可以使用自動擺放，擺放完成后進行元器件的布局、布線等操作。一般布局可以根據原理圖進行相應的布局操作，元器件的位置信息及布局完成后進行一系列的手動檢查然后進行原理圖的布線操作，布線一般可以選擇軟件自帶的自動布線和手動布線操作，布線結束后覆銅然后輸出Gerber文件進行打板，至此1.6G VCO電路板設計制作完成，其他兩個噪聲源的PCB設計同1.6G VCO電路板的設計流程一樣。

1.3 2.4GHZ功率放大器設計

AMS1117有兩個版本，本設計采用固定輸出電壓版，MP1495要輸出電壓為3.3V要注意8號引腳FB連接的三個電阻的阻值大小關系。最后使用OrCAD Capture CIS完成整個2.4GHz功率放大器原理圖的繪制。如圖2 2.4GHz功率放大器所示為繪制好的完整的原理圖設計

2 結果與分析

2.1 實驗結果

2.1.1 實驗硬件原理圖及實物圖

基于VCO設計的無人機干擾器集成度更高，便于攜帶和操作，本設計采用了八木天線增加了無人機的指向性，整個系統采用了12V鋰電池以保證電源穩定供電。最終設計完成PCB圖

2.2 實驗分析

2.2.1 主要研究內容

分析當前多旋翼無人機的工作原理和通信頻段，根據當前多旋翼無人機的通信頻段研究如何進行有效干擾并設計整個系統的總體方案。（2）根據總體方案設計，構建硬件電路系統，并根據各個模塊的電路電源需求選取適合的電源芯片，構建三個基于VCO的噪聲源，搭建2.4G的功率放大器，天線的選擇等。最后用Cadence完成整個電路設計以及PCB布板。（3）根據設計好的電路，用頻譜分析儀分析設計好的噪聲源頻率波段以及信號增益等。（4）根據總體方案設計，選取合 適的材料，完成整個系統的組裝。（5）使用萬能表檢查電路的電壓電流情況，調試電路，使電路工作狀態最佳。最后實際測試制作的相關性能。

2.2.2 無人機信號頻段分析

使用美國泰克RSA306B頻譜分析儀分析出無人機的信號頻段采用的是2408-2440MHz頻段，這個頻段主要用于遙控。1430-1444MHz頻段主要用于GPS，5725-5850MHz頻段主要用于圖傳。

要想干擾無人機就必須阻斷無人機和遙控器之間的通訊，由于2.4G、5.8G、1.6G都是一個開放的頻段所以可以采取同頻干擾的技術，只要信號足夠強就可以阻斷無人機的通訊了。四旋翼無人機自然也就無法起飛或者在空中受到干擾后自動返航。

參考文獻

[1]符長青，曹兵.多旋翼無人機技術基礎[M].北京：清華大學出版社，2017：15-26.

[2]馮新宇，范紅剛，辛亮.四旋翼無人飛行器設計[M].北京：清華大學出版社，2017：64-118.

[3]約翰.克勞斯.天線[M].北京：電子工業出版社，2017：13-17.

[4]Huw W. Find and fix：counter-UAV solutions emerge to tackle latest challenges[J]. HIS Janes ??international defence review，2016，49.

[5]李建華.激光反無人機作戰需求分析[J].飛航導彈，2011，（3）：13-17.

[6]楊勇，王誠，吳洋.反無人機策略及武器裝備現狀與發展動向[J].飛航導彈，2011，（3）：13-17.

[7]馬遠超.四旋翼飛行器導航及控制技術研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2013：18-20.