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自制手机信号屏蔽器【大展电子欢庆2021新年巨献】

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自制手机信号屏蔽器摘要
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第一代通信的特点是以频分多址技术FDMA和模拟调制(FM)为特征,话音传输为模拟信号。主要特征表现为频率利用率低、容量小、无统一的国际标准、设备相当复杂、费用较贵、需要一定的保护频带、无十分有效抗干扰抗衰减的措施、话音质量不高、安全性差,易于被窃听,易做“假机”等缺陷,并且用户数受到一定的限制,无法承担非语音业务和数字通信业务,随着业务的发展,已无法满足市场的需求。这些致命的弱点妨碍其进一步发展,因此模拟蜂窝移动通信逐步被数字蜂窝移动通信所替代。
蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统(NSS)、无线基站子系统(BSS)和移动台(MS)三大部分组成,如图1.2.1所示。其中NSS与BSS之间的接口为"A"接口,BSS与MS之间的接口为"Um"接口。在模拟移动通信系统中,TACS规范只对Um接口进行了规定,而未对A接口做任何的限制。因此,各设备生产厂家对A接口都采用各自的接口协议,对Um接口遵循TACS规范。也就是说,NSS系统和BSS系统只能采用一个厂家的设备,而MS可用不同厂家的设备。
自制手机信号屏蔽器引言3
由于GSM规范是由北欧一些运营公司"炒"出的规范,运营公司当然喜欢花最少的投资,用最好的设备来建最优良的通信网,因此GSM规范对系统的各个接口都有明确的规定。也就是说,各接口都是开放式接口。
针对上述原理,该屏蔽器在工作过程中以一定的速率从前向信道的低端频率向高端扫描。该扫描速率可以在手机接受报文中形成乱码干扰,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系。手机表现为搜索网络,无信号,无服务系统等报告。
比较器是一种用来比较输入信号VI和参考电压VREF的电路,图2.1.1a为其基本电路。参考电压VREF加于运放的反相端,它可以是正值,也可以是负值,图中给出的为正值。而输入信号VI则加于运放的同相端。这时,运放处于开环工作状态,具有很高的开环电压增益。电路的传输特性如图2.1.1b所示,当输入信号电压VI小于参考电压VREF时,运放将处于负饱和状态,VO=VOL;当输入信号电压VI大于VREF时,运放立即转入正向饱和状态,VO=VOH,如图2.1.1b实线所示,它表示VI在参考电压VREF附近有微小的减小时,输出电压将从正的饱和值VOH过度到负的饱和值VOL;若有微小的增加,输出电压又将从负的饱和值VOL过渡到正的饱和值VOH。把比较器输出电压VO从一个电平跳变到另一个电平时相应的输入电压VI值称为门限电压或阈值电压Vth,对于2.1.1a所示电路,Vth=VREF。由于VI从同相端输入且只有一个门限电压,故称为同相输入单门限电压比较器。反之,当VI从反相端输入,VREF改接到同相端,则称为反相输入单门限电压比较器。
如果参考电压VREF=0,则输入信号电压VI每次过零时,输出就要产生突然的变化。这种比较器称为过零比较器。
方波产生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路。由于方波或矩形波包含极丰富的谐波,因此,这种电路又称为多谐振荡电路。基本电路组成如图2.1.3a所示,它是在迟滞比较器的基础上,增加了一个由Rf、C组成的积分电路,把输出电压经Rf、C反馈到集成运放的反相端。在运放的输出端引入限流电阻R和两个背靠背的稳压管就组成了一个如图2.13b所示的双向限幅方波发生电路。由图可知反馈系数F为
锯齿波和正弦波、方波、三角波是常用的基本测试信号。此外,如在示波器等仪器中,为了使电子按照一定的规律运动,以利用荧光屏显示图象,常用到锯齿波产生器作为时基电路。例如,要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形,就要在水平偏转板加上随时间作线性变化的电压——锯齿波电压,使电子束沿水平方向匀速扫过荧光屏。而电视机中显象管荧光屏上的光点,是靠磁场变化进行偏转的,所以需要用锯齿波电流来控制。这里以图2.1.4a所示的锯齿波电压产生电路为例,讨论其组成及工作原理,并导出本设计所用的三角波电路。
门限电压的估算
设t=0时接通电源,有VO1=-VZ,则-VZ经R6向C充电,使输出电压按线性规律增长。当VO上升到门限电压VT+使VP1=VN1时,比较器输出VO1由-VZ上跳到+VZ,同时门限电压下跳到VT+值。以后VO1=+VZ经R6和D、R5两支路向C反向充电,由于时间常数减小,VO迅速下降到负值。当VO下降到下门限电压VT-使VP1≈VN1时,比较器输出VO1又由+VZ下跳到-VZ。如此周而复始,产生振荡。由于电容C的正向与反向充电时间常数不相等,输出波形VO为锯齿波电压,VO1为距形波电压,如图2.1.5所示。可以证明,设忽略二极管的正向电阻,其振荡周期为
三角波的幅度VO=Vth=-R1*VO1/R2=±R1*VZ/R2,取决于稳压管的稳压值,而三角波的幅度给变容二极管一个反偏压,使其能振荡出规定范围的频率信号。取R1=R2=20K,本设计的三角波幅度为3v,即V0=±3V,故稳压二极管的稳压值为3V。
电子振荡器是把直流功率转化为周期性输出信号(交流功率)的器件,如果输出波形接近正弦形状,这种振荡器称为正弦型振荡器。而其它许多种振荡器常被称做张弛振荡器。考虑本设计用的是正弦波振荡器,这里只讨论正弦型振荡器。
三点式振荡器的基本结构如图3.2.2(a)所示。图中放大器件采用晶体三极管,X1、X2、X3三个电抗元件组成LC谐振回路,回路有三个引出端点分别与晶体管的三个电极相连接,使谐振回路既是晶体管的集电极负载,有时正反馈选频网络,所以把这种电路称为三点式振荡器。Ui为放大器的输入电压,Uo为放大器的输出电压,UF为反馈电压。
总结:电感三点式振荡器的优点是容易起振,另外,改变谐振回路的电容C,可方便地调节振荡频率,但由于反馈信号取自电感L2两端压降,而L2对高次谐波呈现高阻抗,故不能抑制高次谐波的反馈,因此,振荡器输出信号中的高次谐波成分较大,信号波形较差。
电容三点式振荡器的反馈信号取自电容C2的两端,因为电容对高次谐波呈现较小的容抗,反馈信号中高次谐波分量小,故振荡输出波形好。但当通过改变C1和C2来调节振荡频率时,同时会改变正反馈量的大小,因此回使输出信号幅度发生变化,甚至会使振荡器停振。所以电容三点式振荡电路频率调节不方便,故是适用于频率调节范围不大的场合。
将变容二极管接入LC正弦波振荡器的谐振回路中,如图3.3.1所示,图中UQ用来提供变容二极管的反偏压,以保证变容二极管在控制信号电压的作用下,始终反偏工作;UM,为控制信号电压;C1为隔直电容,以防止直流电压Uq通过L短路,其高频容抗很小,可视为短路,
L1为高频扼流圈,它对高频视为开路,对控制信号视为短路,从而可使控制信号电压有效地加到变容二极管两端,又可避免振荡回路与控制信号源之间的相互影响;C2为高频旁路电容,对高频可视为短路,为了防止控制信号被分流,要求其低频容抗很大。可见,振荡回路由电感L和变容二极管节电容Cj组成,其振荡角频率为
  高频功率放大器是各种无线电发射机的重要组成部分。由于工作频率高,相对带宽很窄,高频功率放大器一般都采用LC谐振网络作为负载构成谐振功率放大器。为了提高效率,谐振功率放大器常工作在丙类。由于谐振网络频率调节困难,因此谐振功率放大器主要用来放大固定频率或窄带信号,所以谐振功率放大器也称为窄带高频功率放大器。

射频功率放大器的电路原理图如图4.3.1所示,由高频扼流圈LB中的直流电阻产生很小的负偏压。集电极采用并馈电路,LC为高频扼流圈,CC为旁路电容。L2、C3和C4构成L形输出匹配网络,调节C3和C4,使得外接50ohm负载电阻在工作频率上变换为放大器所要求匹配电阻,图示放大器输入端采用C1、C2、L1构成T形输入匹配网络,可将功率管的输入阻抗在工作频率上变换为前级放大器所要求的50ohm匹配电阻。L1除了用以抵消功率管的输入电容作用外,还与C1C2产生谐振,C1用来调匹配,C2用来调谐振。
功率放大器参数计算
总结
本文引言部分介绍了GSM手机通讯的一些基本原理,然后介绍手机屏蔽器的基本原理,简要介绍其实现的基本方法,这是总体概括。
从第二章到第四章分别介绍了手机屏蔽器各部分的原理,从信号的产生(三角波)、频率的控制(压控振荡器)到功率的放大(高频功率放大器)。使我复习了很多有关模拟电子和高频电子的基础知识。
如何自制信号屏蔽器参考文献
附录,手机屏蔽器电路原理图

本文是宁波大展电子科技有限公司根据自身12年信号屏蔽器行业经验,从专业角度严格分析、研究手机信号屏蔽器的组成、原件、原理、公式和方法,讲述一台合格的手机屏蔽器从无到有的过程。同时祝愿各位新老客户2021新年快乐,万事如意!