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自制手機(jī)信號(hào)屏蔽器【大展電子歡慶2021新年巨獻(xiàn)】

「開發(fā)者」說 2021年1月1日 上午1:08
自制手機(jī)信號(hào)屏蔽器封面
自制手機(jī)信號(hào)屏蔽器摘要
自制手機(jī)信號(hào)屏蔽器目錄
自制手機(jī)信號(hào)屏蔽器目錄2
第一代通信的特點(diǎn)是以頻分多址技術(shù)FDMA和模擬調(diào)制（FM）為特征，話音傳輸為模擬信號(hào)。主要特征表現(xiàn)為頻率利用率低、容量小、無統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜、費(fèi)用較貴、需要一定的保護(hù)頻帶、無十分有效抗干擾抗衰減的措施、話音質(zhì)量不高、安全性差，易于被竊聽，易做“假機(jī)”等缺陷，并且用戶數(shù)受到一定的限制，無法承擔(dān)非語音業(yè)務(wù)和數(shù)字通信業(yè)務(wù)，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，已無法滿足市場的需求。這些致命的弱點(diǎn)妨礙其進(jìn)一步發(fā)展，因此模擬蜂窩移動(dòng)通信逐步被數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信所替代。
蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是由交換網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）、無線基站子系統(tǒng)(BSS)和移動(dòng)臺(tái)（MS）三大部分組成，如圖1.2.1所示。其中NSS與BSS之間的接口為"A"接口，BSS與MS之間的接口為"Um"接口。在模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)中，TACS規(guī)范只對(duì)Um接口進(jìn)行了規(guī)定，而未對(duì)A接口做任何的限制。因此，各設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)A接口都采用各自的接口協(xié)議，對(duì)Um接口遵循TACS規(guī)范。也就是說，NSS系統(tǒng)和BSS系統(tǒng)只能采用一個(gè)廠家的設(shè)備，而MS可用不同廠家的設(shè)備。
自制手機(jī)信號(hào)屏蔽器引言3
由于GSM規(guī)范是由北歐一些運(yùn)營公司"炒"出的規(guī)范，運(yùn)營公司當(dāng)然喜歡花最少的投資，用最好的設(shè)備來建最優(yōu)良的通信網(wǎng)，因此GSM規(guī)范對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)接口都有明確的規(guī)定。也就是說，各接口都是開放式接口。
針對(duì)上述原理，該屏蔽器在工作過程中以一定的速率從前向信道的低端頻率向高端掃描。該掃描速率可以在手機(jī)接受報(bào)文中形成亂碼干擾，手機(jī)不能檢測出從基站發(fā)出的正常數(shù)據(jù)。使手機(jī)不能與基站建立聯(lián)系。手機(jī)表現(xiàn)為搜索網(wǎng)絡(luò)，無信號(hào)，無服務(wù)系統(tǒng)等報(bào)告。
比較器是一種用來比較輸入信號(hào)VI和參考電壓VREF的電路，圖2.1.1a為其基本電路。參考電壓VREF加于運(yùn)放的反相端，它可以是正值，也可以是負(fù)值，圖中給出的為正值。而輸入信號(hào)VI則加于運(yùn)放的同相端。這時(shí)，運(yùn)放處于開環(huán)工作狀態(tài)，具有很高的開環(huán)電壓增益。電路的傳輸特性如圖2.1.1b所示，當(dāng)輸入信號(hào)電壓VI小于參考電壓VREF時(shí)，運(yùn)放將處于負(fù)飽和狀態(tài)，VO=VOL；當(dāng)輸入信號(hào)電壓VI大于VREF時(shí)，運(yùn)放立即轉(zhuǎn)入正向飽和狀態(tài)，VO=VOH，如圖2.1.1b實(shí)線所示，它表示VI在參考電壓VREF附近有微小的減小時(shí)，輸出電壓將從正的飽和值VOH過度到負(fù)的飽和值VOL；若有微小的增加，輸出電壓又將從負(fù)的飽和值VOL過渡到正的飽和值VOH。把比較器輸出電壓VO從一個(gè)電平跳變到另一個(gè)電平時(shí)相應(yīng)的輸入電壓VI值稱為門限電壓或閾值電壓Vth，對(duì)于2.1.1a所示電路，Vth=VREF。由于VI從同相端輸入且只有一個(gè)門限電壓，故稱為同相輸入單門限電壓比較器。反之，當(dāng)VI從反相端輸入，VREF改接到同相端，則稱為反相輸入單門限電壓比較器。 如果參考電壓VREF=0，則輸入信號(hào)電壓VI每次過零時(shí)，輸出就要產(chǎn)生突然的變化。這種比較器稱為過零比較器。
方波產(chǎn)生電路是一種能夠直接產(chǎn)生方波或矩形波的非正弦信號(hào)發(fā)生電路。由于方波或矩形波包含極豐富的諧波，因此，這種電路又稱為多諧振蕩電路?；倦娐方M成如圖2.1.3a所示，它是在遲滯比較器的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)由Rf、C組成的積分電路，把輸出電壓經(jīng)Rf、C反饋到集成運(yùn)放的反相端。在運(yùn)放的輸出端引入限流電阻R和兩個(gè)背靠背的穩(wěn)壓管就組成了一個(gè)如圖2.13b所示的雙向限幅方波發(fā)生電路。由圖可知反饋系數(shù)F為
鋸齒波和正弦波、方波、三角波是常用的基本測試信號(hào)。此外，如在示波器等儀器中，為了使電子按照一定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，以利用熒光屏顯示圖象，常用到鋸齒波產(chǎn)生器作為時(shí)基電路。例如，要在示波器熒光屏上不失真地觀察到被測信號(hào)波形，就要在水平偏轉(zhuǎn)板加上隨時(shí)間作線性變化的電壓——鋸齒波電壓，使電子束沿水平方向勻速掃過熒光屏。而電視機(jī)中顯象管熒光屏上的光點(diǎn)，是靠磁場變化進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的，所以需要用鋸齒波電流來控制。這里以圖2.1.4a所示的鋸齒波電壓產(chǎn)生電路為例，討論其組成及工作原理，并導(dǎo)出本設(shè)計(jì)所用的三角波電路。
門限電壓的估算
設(shè)t=0時(shí)接通電源，有VO1=-VZ，則-VZ經(jīng)R6向C充電，使輸出電壓按線性規(guī)律增長。當(dāng)VO上升到門限電壓VT+使VP1=VN1時(shí)，比較器輸出VO1由-VZ上跳到+VZ，同時(shí)門限電壓下跳到VT+值。以后VO1=+VZ經(jīng)R6和D、R5兩支路向C反向充電，由于時(shí)間常數(shù)減小，VO迅速下降到負(fù)值。當(dāng)VO下降到下門限電壓VT-使VP1≈VN1時(shí)，比較器輸出VO1又由+VZ下跳到-VZ。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。由于電容C的正向與反向充電時(shí)間常數(shù)不相等，輸出波形VO為鋸齒波電壓，VO1為距形波電壓，如圖2.1.5所示?？梢宰C明，設(shè)忽略二極管的正向電阻，其振蕩周期為
三角波的幅度VO=Vth=-R1*VO1/R2=±R1*VZ/R2，取決于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，而三角波的幅度給變?nèi)荻O管一個(gè)反偏壓，使其能振蕩出規(guī)定范圍的頻率信號(hào)。取R1=R2=20K，本設(shè)計(jì)的三角波幅度為3v，即V0=±3V，故穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值為3V。
電子振蕩器是把直流功率轉(zhuǎn)化為周期性輸出信號(hào)（交流功率）的器件，如果輸出波形接近正弦形狀，這種振蕩器稱為正弦型振蕩器。而其它許多種振蕩器常被稱做張弛振蕩器?？紤]本設(shè)計(jì)用的是正弦波振蕩器，這里只討論正弦型振蕩器。
三點(diǎn)式振蕩器的基本結(jié)構(gòu)如圖3.2.2（a）所示。圖中放大器件采用晶體三極管，X1、X2、X3三個(gè)電抗元件組成LC諧振回路，回路有三個(gè)引出端點(diǎn)分別與晶體管的三個(gè)電極相連接，使諧振回路既是晶體管的集電極負(fù)載，有時(shí)正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)，所以把這種電路稱為三點(diǎn)式振蕩器。Ui為放大器的輸入電壓，Uo為放大器的輸出電壓，UF為反饋電壓。
總結(jié)：電感三點(diǎn)式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是容易起振，另外，改變諧振回路的電容C，可方便地調(diào)節(jié)振蕩頻率，但由于反饋信號(hào)取自電感L2兩端壓降，而L2對(duì)高次諧波呈現(xiàn)高阻抗，故不能抑制高次諧波的反饋，因此，振蕩器輸出信號(hào)中的高次諧波成分較大，信號(hào)波形較差。
電容三點(diǎn)式振蕩器的反饋信號(hào)取自電容C2的兩端，因?yàn)殡娙輰?duì)高次諧波呈現(xiàn)較小的容抗，反饋信號(hào)中高次諧波分量小，故振蕩輸出波形好。但當(dāng)通過改變C1和C2來調(diào)節(jié)振蕩頻率時(shí)，同時(shí)會(huì)改變正反饋量的大小，因此回使輸出信號(hào)幅度發(fā)生變化，甚至?xí)拐袷幤魍Ｕ?。所以電容三點(diǎn)式振蕩電路頻率調(diào)節(jié)不方便，故是適用于頻率調(diào)節(jié)范圍不大的場合。
將變?nèi)荻O管接入LC正弦波振蕩器的諧振回路中,如圖3.3.1所示,圖中UQ用來提供變?nèi)荻O管的反偏壓,以保證變?nèi)荻O管在控制信號(hào)電壓的作用下,始終反偏工作;UM,為控制信號(hào)電壓;C1為隔直電容,以防止直流電壓Uq通過L短路,其高頻容抗很小,可視為短路, L1為高頻扼流圈,它對(duì)高頻視為開路,對(duì)控制信號(hào)視為短路,從而可使控制信號(hào)電壓有效地加到變?nèi)荻O管兩端,又可避免振蕩回路與控制信號(hào)源之間的相互影響;C2為高頻旁路電容,對(duì)高頻可視為短路,為了防止控制信號(hào)被分流,要求其低頻容抗很大?？梢姡袷幓芈酚呻姼蠰和變?nèi)荻O管節(jié)電容Cj組成,其振蕩角頻率為
高頻功率放大器是各種無線電發(fā)射機(jī)的重要組成部分。由于工作頻率高，相對(duì)帶寬很窄，高頻功率放大器一般都采用LC諧振網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載構(gòu)成諧振功率放大器。為了提高效率，諧振功率放大器常工作在丙類。由于諧振網(wǎng)絡(luò)頻率調(diào)節(jié)困難，因此諧振功率放大器主要用來放大固定頻率或窄帶信號(hào)，所以諧振功率放大器也稱為窄帶高頻功率放大器。
射頻功率放大器的電路原理圖如圖4.3.1所示，由高頻扼流圈LB中的直流電阻產(chǎn)生很小的負(fù)偏壓。集電極采用并饋電路，LC為高頻扼流圈，CC為旁路電容。L2、C3和C4構(gòu)成L形輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)C3和C4，使得外接50ohm負(fù)載電阻在工作頻率上變換為放大器所要求匹配電阻，圖示放大器輸入端采用C1、C2、L1構(gòu)成T形輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，可將功率管的輸入阻抗在工作頻率上變換為前級(jí)放大器所要求的50ohm匹配電阻。L1除了用以抵消功率管的輸入電容作用外，還與C1C2產(chǎn)生諧振，C1用來調(diào)匹配，C2用來調(diào)諧振。
功率放大器參數(shù)計(jì)算
總結(jié) 本文引言部分介紹了GSM手機(jī)通訊的一些基本原理，然后介紹手機(jī)屏蔽器的基本原理，簡要介紹其實(shí)現(xiàn)的基本方法，這是總體概括。 從第二章到第四章分別介紹了手機(jī)屏蔽器各部分的原理，從信號(hào)的產(chǎn)生（三角波）、頻率的控制（壓控振蕩器）到功率的放大（高頻功率放大器）。使我復(fù)習(xí)了很多有關(guān)模擬電子和高頻電子的基礎(chǔ)知識(shí)。
如何自制信號(hào)屏蔽器參考文獻(xiàn)
附錄，手機(jī)屏蔽器電路原理圖

本文是寧波大展電子科技有限公司根據(jù)自身12年信號(hào)屏蔽器行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，從專業(yè)角度嚴(yán)格分析、研究手機(jī)信號(hào)屏蔽器的組成、原件、原理、公式和方法，講述一臺(tái)合格的手機(jī)屏蔽器從無到有的過程。同時(shí)祝愿各位新老客戶2021新年快樂，萬事如意！

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