随着无线电通信技术的迅速发展, 恐怖组织、民族分裂势力利用无线通信设备作为遥控引爆工具进行恐怖爆炸的恶性案件越来越多, 给国家安全和构建和谐、稳定的社会环境带来了新的不安定因素。如何采用先进手段来积极有效地防范恐怖组织和民族分裂势力利用高科技产品进行犯罪活动, 已成为各级安防部门所必须要予以认真应对的重要问题。
目前, 常规使用的干扰产品已不能完全满足和适应防爆安检工作的需要, 从使用效果来看, 技术上还有很大的提升空间。因此, 只有在技术上做到与时俱进, 才能更好地发挥干扰产品在防爆安检工作中的作用。
1 基本干扰目标特性参数的分析与计算
1.1 干扰目标特性分析
要实施有效干扰满足战术需求, 首先须对工作频段内存在的主要目标相关特性进行分析如下, 其目标特性分析如表1所示。
1.2 干扰功率计算模型
小区域内干扰的目标一般都在视距范围内, 因此所需干扰目标的接收信号和干扰信号的距离衰减都可以视为自由空间传播衰减, 自由空间的传播衰减公式为:
其中, f为信号频率;R为信号传播距离。
设遥控目标的发射功率的Pc (W) , 发射天线增益为Gc (dB) , 发射距离为Rc (km) , 信号传输损耗为Lost_r_R (dB) , 信号频率为fc (MHz) , 则遥控信号到达接收系统的功率为:
同理, 设干扰目标的发射功率的Pj (W) , 系统损耗为Lsys (dB) , 发射天线增益为Gj (dB) , 发射距离为Rj (km) , 信号传输损耗为Lost_j_R (dB) , 信号频率为fc (MHz) (与干扰目标相同) , 则干扰信号到干扰目标的功率为:
通过分析遥控目标的信号调制样式, 我们得到的有效干扰遥控目标的干信比门限为JSR。即:Prj-Prc≥JSR
则干扰功率为:
1.3 不同目标所需干信比分解
根据无线电频谱的应用范围, 不同的应用有不同的调制方式, 如G S M采用G M S K调制, C D M A采用Q P S K调制等等。结合不同的调制方式、抗噪增益等参数, 并参考相关资料和工程项目经验得到各个频段的干信比门限如表2所示。
1.4 干扰功率计算仿真
通过对不同频段所需干扰目标的发射功率、工作距离, 干扰系统的系统损耗、天线增益等参数分析统计, 这里选用一系列常用的特性参数, 按照上述计算模型对干扰功率进行了仿真。
2 典型产品技术方案
2.1 系统组成及工作原理
系统由操作控制计算机、干扰信号源 (基带信号源、变频器) 、干扰发射机 (功率放大器) 、天馈系统、供电系统等若干个分系统组成, 系统组成原理框图如图1所示。
操作控制计算机实现干扰波形数据的生成、干扰目标频率的设置及对干扰信号源加载干扰波形数据等功能。
干扰信号源将软件生成的波形数据写入FPGA的内部ROM中, 通过循环读取这些波形数据送到D/A转换成多载波的中频模拟信号, 该中频模拟信号经变频器将其变到所需的射频频段。
干扰发射机 (功率放大器) 将变频器送来的各干扰目标频段的射频信号分别进行功率放大后, 经天馈系统将各频段的射频信号发送出去。
天馈系统完成对干扰发射机输出功率的发射。
供电系统完成对各分机的供电。
2.2 系统工作流程
根据发现的频点由终端控制计算机的控制界面设置相应的干扰信号频点和生成控制信息, 并启动软件产生波形数据, 将控制信息及数据传输至干扰信号源, 控制信息控制设备运行, 波形数据经基带信号源模块生成模拟信号, 滤波之后送至变频器模块, 变频器将其频率搬移到相应的射频频段之后, 送到功率放大器进行功率放大, 经功率放大后再通过天馈系统向空间发射电磁波, 实现对可疑目标信号的干扰。系统工作流程图如图2所示。
2.3 干扰信号样式
梳状谱、多音。
2.4 干扰方式
采用多载波信道瞄准干扰方式。
2.5 设备外形照片
外形照片如图3所示。
3 技术优势及应用
目前在国内的干扰产品中, 普遍采用的干扰方式是噪声干扰和扫频干扰, 下面介绍一种在干扰产品中采用的关键技术, 即频点瞄准干扰方式, 现将三种干扰方式的技术不同点分析比较如下。
3.1 频点瞄准干扰方式
该方式通过采用软件无线电技术, 以一个通用、标准、模块化的硬件平台 (采用大规模FPGA、DSP、高速D/A等高新元器件) 为依托, 通过软件编程来实现产生梳状谱、多音等任意干扰信号的功能, 从而实现对目标进行频点瞄准干扰的目的。该方式产生的干扰信号具有以下方面的特点。
(1) 干扰信号为多载波信号输出, 从时间轴上来看, 对于需要干扰的目标信号, 任何时刻均始终存在干扰信号, 可对目标信号产生持续性干扰, 不会出现间断现象 (类似采用适量的有限人数在大区域范围内的重点和关键地点进行分工站岗执勤) , 可有效防止恐怖分子采用脉冲信号引爆炸弹的可能。
(2) 干扰信号频谱产生在干扰目标信号频率的附近, 从能量角度来分析, 在干扰频段内将干扰能量全部集中在需要干扰的目标工作频点上, 没有多余的能量浪费;干扰功率全部集中在干扰目标信号的频率上, 能量利用率极高。
(3) 干扰信号可根据干扰目标频率的分布, 任意更改干扰频率、干扰信号带宽及任意设置干扰频点和调制样式, 在确保压制目标信号的前提下, 可灵活配置干扰频率或频段, 在有限干扰功率得到最大化利用的同时还可实现对目标的最佳干扰, 干扰效果优势明显。
(4) 干扰信号为梳状谱、多音, 相位控制精度高, 可保证所有干扰信号的幅频特性, 能充分发挥末级功率放大器的效率, 实现干扰功率的最大化。
(5) 干扰信号频率的频谱纯度高, 不对带外正常通信信号造成干扰。
3.2 噪声干扰方式
噪声干扰是一种随机信号, 从时间轴上看不是连续干扰, 对于需要干扰的目标信号也同样存在随机特性, 有一定干扰效果, 但在某段时间内容易漏掉对部分频点的干扰 (类似于采用无限多的人数在大区域范围内进行走动执勤, 无针对性目标, 靠消耗大量资源来完成任务) 。
从频率轴上看, 在全频域上均存在干扰信号, 但其出现是一种随机的, 同样干扰条件下的信号阻断率不能达到90%以上。
从能量密度分析, 在干扰频段内的能量为平均分配, 大部分能量被浪费, 在干扰频点上的有用能量较小。
3.3 扫频干扰方式
扫频是一种干扰频率按周期扫描而变化的信号, 从时间轴上看, 对于被干扰目标来讲, 只是在某一时刻才会受到干扰, 时间上是不连续的, 在大量的时间段上是不存在干扰效果的, 对于现代先进的数字化通信信号几乎无干扰效果 (类似采用单人或双人在大范围区域内进行特定线路的巡逻执勤, 很难及时地阻止事件发生) 。
从频率轴上看, 在全频域上的每个频点只进行极短时间的干扰, 99%以上的时间对目标并不能形成干扰。
针对不同目标信号, 扫频干扰的重复周期与干扰效果有密切关系, 在无法实现获取目标信号调制方式、信号带宽的情况下, 存在盲目性, 难以获取好的干扰效果。
3.4 三种干扰方式的成本比较及应用简述
成本比较:频点瞄准干扰方式其设备成本较高, 干扰信号源成本是噪声源和扫频源5~8倍, 功率放大器要求线性度高 (输出的最大功率为1dB压缩点的功率) , 其成本也比噪声源和扫频源功率放大器高一倍多, 因为噪声源和扫频源功放输出的是饱和功率。
应用简述:频点瞄准干扰方式适用于对干扰目标的信道频点为已知和确定的情况下采用, 且为通过网络传输的通信设备最为适用, 如移动通信类的设备和终端。
噪声源和扫频源干扰方式适用于目标信道频点为未知和不确定的情况下采用, 且为不通过网络仅进行点对点传输的一些设备和装置。如遥控类装置。
4 产品主要用途
本产品是公安、武警、海关、保密等部门用于防范和处置爆炸、劫持及警卫、刑侦、治安、消防、缉私及信息安全防护的重要产品, 主要用途如下。
4.1 执行警卫任务
跟随重要领导任务的车队执行警卫任务, 在重要领导人物参加活动的大型广场、体育场、剧院、礼堂等场所执行警卫任务。
4.2 执行排爆任务
当发现疑似爆炸目标后, 利用本产品在排爆现场对无线信号事实全方位的压制, 保障排爆人员的生命安全。
4.3 执行反劫持任务
当发生劫持事件时, 在现场利用本产品对无线信号实施全方位的压制, 防止恐怖爆炸事件的发生。
4.4 执行特勤任务
在发生紧急和骚乱事件的情况下, 在现场利用本产品对无线通信信号实施全方位的封控, 可有效阻断现场对外的无线通信, 防止事态的扩大。
4.5 应用于军事通信领域的干扰
根据无线频率干扰产品的特性, 在军事通信干扰领域有着广泛的用途。可用于集团军协同作战训练提供环境模拟干扰信号, 检验部队的综合通信保障能力。也可用于制止民用通信在军事行动上的应用等。
摘要：本文首先介绍公众移动通信干扰产品技术设计中一些基本干扰目标特性参数的分析与计算。然后介绍一种典型干扰产品的技术方案及工作原理, 并对产品的关键技术优势及产品应用进行了具体阐述。
关键词：干扰目标特性,技术方案,关键技术优势,产品用途