GSM/CDMA手機(jī)信號(hào)RF無線干擾器設(shè)計(jì)分析

周劍峰

摘 要：在重要活動(dòng)開展過程中，手機(jī)信號(hào)RF無線干擾器可以發(fā)揮抑制手機(jī)通信的作用，從而為活動(dòng)開展提供信息安全保障。基于此，本文結(jié)合GSM/CDMA手機(jī)通信特點(diǎn)，對(duì)手機(jī)信號(hào)RF無線干擾器設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討，并對(duì)設(shè)計(jì)方案有效性進(jìn)行了驗(yàn)證，為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：GSM/CDMA手機(jī);RF無線干擾器;射頻信號(hào)

引言：在手機(jī)已經(jīng)得到普及應(yīng)用的背景下，網(wǎng)絡(luò)泄密行為的防控成為了人們普遍關(guān)注的話題。設(shè)計(jì)手機(jī)信號(hào)RF無線干擾器，能夠在特定空間范圍內(nèi)對(duì)手機(jī)通信進(jìn)行抑制，避免出現(xiàn)泄密問題。結(jié)合這一需求，還應(yīng)針對(duì)常見的GSM/CDMA手機(jī)完成RF無線干擾器設(shè)計(jì)，以便使智能網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品通信得到及時(shí)阻斷。

1手機(jī)信號(hào)無線干擾器概述

手機(jī)信號(hào)無線干擾器又被稱之為手機(jī)信號(hào)屏蔽器、阻斷器，能夠通過發(fā)射無線射頻信號(hào)對(duì)手機(jī)通信實(shí)施同頻電磁干擾，促使手機(jī)在干擾信號(hào)覆蓋的區(qū)域內(nèi)無法進(jìn)行信號(hào)的接收和發(fā)送。在干擾器的作用下，手機(jī)無法與基站保持正常通信，會(huì)出現(xiàn)“無信號(hào)”、“無服務(wù)”等提示。干擾器通常由電源、掃描控制單元、分段射頻模塊、發(fā)射天線、放大器單元等部分構(gòu)成，可以利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生掃描信號(hào)，利用倒相器倒相后，使信號(hào)進(jìn)入振蕩器得到調(diào)制，從而處于移動(dòng)通信工作頻段上[1]。利用放大器進(jìn)行放大處理，能夠以無線電波形式向空中發(fā)射，最終達(dá)到干擾手機(jī)通信的效果。

2 GSM/CDMA手機(jī)信號(hào)RF無線干擾器的設(shè)計(jì)分析

2.1設(shè)計(jì)思路

針對(duì)GSM/CDMA手機(jī)進(jìn)行信號(hào)RF無線干擾器設(shè)計(jì)，還要明確手機(jī)抗干擾容限指標(biāo)。在FDMA/TDMA體制下，無需過強(qiáng)功率，施加的干擾信號(hào)只要達(dá)到手機(jī)接收抗干擾容限就可以起到干擾作用，導(dǎo)致手機(jī)無法正常進(jìn)行信號(hào)發(fā)射和接收。在手機(jī)設(shè)計(jì)中，動(dòng)態(tài)范圍越大擁有較強(qiáng)的抗干擾能力，為避免干擾帶來誤碼，還要提出合理的糾錯(cuò)編碼方案。提高解調(diào)門限的信噪比，并采取多址方式，能夠使手機(jī)的抗干擾能力得到增強(qiáng)。此外，手機(jī)線性度、靈敏度等指標(biāo)越優(yōu)異，抗干擾能力也越強(qiáng)。綜合考慮各項(xiàng)因素，在干擾器設(shè)計(jì)上可以采用多種方案。首先可以實(shí)施上行鏈路干擾，對(duì)通信基站進(jìn)行干擾，但從手機(jī)使用角度來講并不可取。對(duì)下行鏈路進(jìn)行干擾，需要干擾手機(jī)接收信號(hào)，不會(huì)給基站帶來過大影響。具體在干擾方法選擇上，可以采用噪聲干擾法，需要利用射頻發(fā)生器在手機(jī)有效工作頻帶內(nèi)施加噪聲干擾，能夠保證效果，但需要解決發(fā)生器的功率放大問題[2]。此外，也可以采用頻率掃描等干擾法，在擬干擾頻段內(nèi)進(jìn)行干擾信號(hào)發(fā)射，與手機(jī)信號(hào)碰撞后將導(dǎo)致信噪比產(chǎn)生或誤碼率增加，起到良好干擾效果。

2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)RF無線干擾器時(shí)，系統(tǒng)主要由噪聲放大、隔聲放大、混頻器、微波開關(guān)、功率放大器等部件構(gòu)成。基帶噪聲信號(hào)源經(jīng)過放大后，將在微波開關(guān)上施加，接通VCO后能夠?qū)﹄S機(jī)干擾噪聲進(jìn)行輸出。信號(hào)源同時(shí)也將輸入到隔聲放大裝置中，利用DDS單片機(jī)芯片AD9852進(jìn)行混頻輸出控制，能夠輸出點(diǎn)頻干擾和掃頻干擾。在芯片中，內(nèi)置有12bit的DAC，輸出的模擬信號(hào)中包含多個(gè)等頻率分量，可以利用低通濾波器濾除。在輸出控制方面，芯片采用SPI口，能夠提供CLK和FSK信號(hào)，在5種模式下輸出不同的射頻信號(hào)，包含單一頻率信號(hào)和掃頻信號(hào)。利用微波開關(guān)對(duì)干擾模式進(jìn)行選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率輸出控制。而GSM/CDMA手機(jī)工作頻段為869-960MHz和1805-1880MHz，干擾中心頻率可以劃分為低頻和高頻，分別為914MHz和1842MHz，能夠?qū)崿F(xiàn)雙頻段連續(xù)全雙工輸出，功率可以達(dá)到5dBm。輸出阻抗為50Ω，信號(hào)為純載波，不能調(diào)制，頻率輸出控制靈敏度可以達(dá)到20-25MHz。對(duì)全頻段進(jìn)行掃描時(shí)，能夠達(dá)到100ms。從整機(jī)干擾情況來看，干擾器有效距離在50m以內(nèi)，在無遮擋的情況下低頻傳輸損耗達(dá)到65dB，高頻損耗達(dá)到71dB。

2.3干擾方式

通過上述設(shè)計(jì)，能夠使干擾器采取多種干擾方式對(duì)手機(jī)信號(hào)發(fā)送和接收實(shí)施干擾。首先，將微波開關(guān)接通VCO口，可以發(fā)射隨機(jī)干擾信號(hào)，在手機(jī)信號(hào)頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生隨機(jī)的干擾信號(hào)，導(dǎo)致目標(biāo)頻率被淹沒，出現(xiàn)信噪比降低的情況，導(dǎo)致正常通信受到抑制。微波開關(guān)接通BPF，系統(tǒng)將調(diào)取信號(hào)發(fā)射程序，判斷是否進(jìn)行掃頻干擾發(fā)射，如果選擇發(fā)射掃頻干擾將允許相應(yīng)程序，產(chǎn)生FSK信號(hào)，否則將實(shí)現(xiàn)電頻信號(hào)輸出。根據(jù)手機(jī)信號(hào)頻率，直接利用系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)頻信號(hào)輸出控制，直接向手機(jī)頻率輸出干擾信號(hào)，能夠使手機(jī)通信得到抑制。此外，也可以實(shí)施掃頻干擾，在手機(jī)信號(hào)頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃碼，確定干擾信號(hào)頻率與通信頻譜達(dá)到較高碰撞概率后，可以進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，促使通信誤碼率增加，達(dá)到有效干擾手機(jī)信號(hào)通信的目標(biāo)。從系統(tǒng)干擾功能實(shí)現(xiàn)情況來看，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)無線射頻輸出控制，能夠產(chǎn)生高分辨率的干擾頻率，達(dá)到有效干擾手機(jī)通信的效果。而系統(tǒng)操作靈活、便利，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4功能測(cè)試

在干擾器功能測(cè)試階段，測(cè)試對(duì)象信號(hào)接收信道分別為947.4MHz（GSM手機(jī)）和878.5MHz（CDMA手機(jī)），處于滿電狀態(tài)，在屏蔽室環(huán)境下完成抗干擾測(cè)試。從測(cè)試結(jié)果來看，手機(jī)抗干擾容限在-47dBm左右，整機(jī)輸出功率達(dá)到21.6dBm。對(duì)天線增益進(jìn)行雙頻段吸頂，損耗約1dB，干擾器最終輸出功率依然為22dBm。相比較而言，CDMA手機(jī)抗干擾性能較差，將會(huì)受到純載波干擾。

結(jié)論：綜上所述，在對(duì)手機(jī)信號(hào)RF無線干擾器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還要結(jié)合手機(jī)抗干擾容限合理設(shè)定干擾器工作頻段和中心頻率，并合理選擇干擾方式。結(jié)合信號(hào)產(chǎn)生需求，可以完成干擾器的結(jié)構(gòu)和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)，確保干擾器充分發(fā)揮信號(hào)抑制功能。從干擾器功能測(cè)試結(jié)果來看，設(shè)計(jì)的干擾器可以采用隨機(jī)干擾、點(diǎn)頻干擾等多種干擾形式抑制手機(jī)通信，因此可以獲得一定應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙培堯.5G時(shí)代手機(jī)信號(hào)干擾器的商機(jī)簡(jiǎn)析[J].商訊，2019（24）：20.

[2]呂西偉.移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量差 緣于手機(jī)屏蔽器干擾[J].中國(guó)無線電，2018（08）：66.