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自制手機信號屏蔽器【大展電子歡慶2021新年巨獻】

「開發者」說 2021年1月1日 上午1:08
自制手機信號屏蔽器封面
自制手機信號屏蔽器摘要
自制手機信號屏蔽器目錄
自制手機信號屏蔽器目錄2
第一代通信的特點是以頻分多址技術FDMA和模擬調制（FM）為特征，話音傳輸為模擬信號。主要特征表現為頻率利用率低、容量小、無統一的國際標準、設備相當復雜、費用較貴、需要一定的保護頻帶、無十分有效抗干擾抗衰減的措施、話音質量不高、安全性差，易于被竊聽，易做“假機”等缺陷，并且用戶數受到一定的限制，無法承擔非語音業務和數字通信業務，隨著業務的發展，已無法滿足市場的需求。這些致命的弱點妨礙其進一步發展，因此模擬蜂窩移動通信逐步被數字蜂窩移動通信所替代。
蜂窩移動通信系統主要是由交換網路子系統（NSS）、無線基站子系統(BSS)和移動臺（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。在模擬移動通信系統中，TACS規范只對Um接口進行了規定，而未對A接口做任何的限制。因此，各設備生產廠家對A接口都采用各自的接口協議，對Um接口遵循TACS規范。也就是說，NSS系統和BSS系統只能采用一個廠家的設備，而MS可用不同廠家的設備。
自制手機信號屏蔽器引言3
由于GSM規范是由北歐一些運營公司"炒"出的規范，運營公司當然喜歡花最少的投資，用最好的設備來建最優良的通信網，因此GSM規范對系統的各個接口都有明確的規定。也就是說，各接口都是開放式接口。
針對上述原理，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接受報文中形成亂碼干擾，手機不能檢測出從基站發出的正常數據。使手機不能與基站建立聯系。手機表現為搜索網絡，無信號，無服務系統等報告。
比較器是一種用來比較輸入信號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加于運放的反相端，它可以是正值，也可以是負值，圖中給出的為正值。而輸入信號VI則加于運放的同相端。這時，運放處于開環工作狀態，具有很高的開環電壓增益。電路的傳輸特性如圖2.1.1b所示，當輸入信號電壓VI小于參考電壓VREF時，運放將處于負飽和狀態，VO=VOL；當輸入信號電壓VI大于VREF時，運放立即轉入正向飽和狀態，VO=VOH，如圖2.1.1b實線所示，它表示VI在參考電壓VREF附近有微小的減小時，輸出電壓將從正的飽和值VOH過度到負的飽和值VOL；若有微小的增加，輸出電壓又將從負的飽和值VOL過渡到正的飽和值VOH。把比較器輸出電壓VO從一個電平跳變到另一個電平時相應的輸入電壓VI值稱為門限電壓或閾值電壓Vth，對于2.1.1a所示電路，Vth=VREF。由于VI從同相端輸入且只有一個門限電壓，故稱為同相輸入單門限電壓比較器。反之，當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，則輸入信號電壓VI每次過零時，輸出就要產生突然的變化。這種比較器稱為過零比較器。
方波產生電路是一種能夠直接產生方波或矩形波的非正弦信號發生電路。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上，增加了一個由Rf、C組成的積分電路，把輸出電壓經Rf、C反饋到集成運放的反相端。在運放的輸出端引入限流電阻R和兩個背靠背的穩壓管就組成了一個如圖2.13b所示的雙向限幅方波發生電路。由圖可知反饋系數F為
鋸齒波和正弦波、方波、三角波是常用的基本測試信號。此外，如在示波器等儀器中，為了使電子按照一定的規律運動，以利用熒光屏顯示圖象，常用到鋸齒波產生器作為時基電路。例如，要在示波器熒光屏上不失真地觀察到被測信號波形，就要在水平偏轉板加上隨時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。而電視機中顯象管熒光屏上的光點，是靠磁場變化進行偏轉的，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生電路為例，討論其組成及工作原理，并導出本設計所用的三角波電路。
門限電壓的估算
設t=0時接通電源，有VO1=-VZ，則-VZ經R6向C充電，使輸出電壓按線性規律增長。當VO上升到門限電壓VT+使VP1=VN1時，比較器輸出VO1由-VZ上跳到+VZ，同時門限電壓下跳到VT+值。以后VO1=+VZ經R6和D、R5兩支路向C反向充電，由于時間常數減小，VO迅速下降到負值。當VO下降到下門限電壓VT-使VP1≈VN1時，比較器輸出VO1又由+VZ下跳到-VZ。如此周而復始，產生振蕩。由于電容C的正向與反向充電時間常數不相等，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。可以證明，設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，取決于穩壓管的穩壓值，而三角波的幅度給變容二極管一個反偏壓，使其能振蕩出規定范圍的頻率信號。取R1=R2=20K，本設計的三角波幅度為3v，即V0=±3V，故穩壓二極管的穩壓值為3V。
電子振蕩器是把直流功率轉化為周期性輸出信號（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]本設計用的是正弦波振蕩器，這里只討論正弦型振蕩器。
三點式振蕩器的基本結構如圖3.2.2（a）所示。圖中放大器件采用晶體三極管，X1、X2、X3三個電抗元件組成LC諧振回路，回路有三個引出端點分別與晶體管的三個電極相連接，使諧振回路既是晶體管的集電極負載，有時正反饋選頻網絡，所以把這種電路稱為三點式振蕩器。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：電感三點式振蕩器的優點是容易起振，另外，改變諧振回路的電容C，可方便地調節振蕩頻率，但由于反饋信號取自電感L2兩端壓降，而L2對高次諧波呈現高阻抗，故不能抑制高次諧波的反饋，因此，振蕩器輸出信號中的高次諧波成分較大，信號波形較差。
電容三點式振蕩器的反饋信號取自電容C2的兩端，因為電容對高次諧波呈現較小的容抗，反饋信號中高次諧波分量小，故振蕩輸出波形好。但當通過改變C1和C2來調節振蕩頻率時，同時會改變正反饋量的大小，因此回使輸出信號幅度發生變化，甚至會使振蕩器停振。所以電容三點式振蕩電路頻率調節不方便，故是適用于頻率調節范圍不大的場合。
將變容二極管接入LC正弦波振蕩器的諧振回路中,如圖3.3.1所示,圖中UQ用來提供變容二極管的反偏壓,以保證變容二極管在控制信號電壓的作用下,始終反偏工作;UM,為控制信號電壓;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,它對高頻視為開路,對控制信號視為短路,從而可使控制信號電壓有效地加到變容二極管兩端,又可避免振蕩回路與控制信號源之間的相互影響;C2為高頻旁路電容,對高頻可視為短路,為了防止控制信號被分流,要求其低頻容抗很大?？梢?，振蕩回路由電感L和變容二極管節電容Cj組成,其振蕩角頻率為
高頻功率放大器是各種無線電發射機的重要組成部分。由于工作頻率高，相對帶寬很窄，高頻功率放大器一般都采用LC諧振網絡作為負載構成諧振功率放大器。為了提高效率，諧振功率放大器常工作在丙類。由于諧振網絡頻率調節困難，因此諧振功率放大器主要用來放大固定頻率或窄帶信號，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中的直流電阻產生很小的負偏壓。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構成L形輸出匹配網絡，調節C3和C4，使得外接50ohm負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構成T形輸入匹配網絡，可將功率管的輸入阻抗在工作頻率上變換為前級放大器所要求的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產生諧振，C1用來調匹配，C2用來調諧振。
功率放大器參數計算
總結 本文引言部分介紹了GSM手機通訊的一些基本原理，然后介紹手機屏蔽器的基本原理，簡要介紹其實現的基本方法，這是總體概括。 從第二章到第四章分別介紹了手機屏蔽器各部分的原理，從信號的產生（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）。使我復習了很多有關模擬電子和高頻電子的基礎知識。
如何自制信號屏蔽器參考文獻
附錄，手機屏蔽器電路原理圖

本文是寧波大展電子科技有限公司根據自身12年信號屏蔽器行業經驗，從專業角度嚴格分析、研究手機信號屏蔽器的組成、原件、原理、公式和方法，講述一臺合格的手機屏蔽器從無到有的過程。同時祝愿各位新老客戶2021新年快樂，萬事如意！

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