全頻段考試作弊干擾器的設(shè)計(jì)

宋琨

摘 要：隨著通訊設(shè)備的普及，在各大類(lèi)型的考試中，參考人員利用無(wú)線(xiàn)電通訊設(shè)備作弊現(xiàn)象越來(lái)越多，針對(duì)這種情況，有關(guān)考試中心增加了考試作弊干擾器，干擾通訊設(shè)備的信息傳輸。本文設(shè)計(jì)了一種全頻段覆蓋的掃描式考試作弊干擾器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、控制精準(zhǔn)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了干擾無(wú)線(xiàn)通訊的要求。

關(guān)鍵詞：全頻段；無(wú)線(xiàn)電通訊；考試作弊干擾器；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.119

電子科技的發(fā)展促進(jìn)了電子通訊設(shè)備的更新，在各大考試現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)了利用電子通訊設(shè)備作弊的現(xiàn)象日益增多，電子設(shè)備也五花八門(mén)，大到普遍使用的手機(jī)、小到文字手表、甚至還有可收發(fā)短信的電子橡皮等。筆者設(shè)計(jì)的干擾器主要是采用發(fā)射干擾波的方式，干擾電磁波信號(hào)的收發(fā)，達(dá)到屏蔽效果。

1 干擾器的設(shè)計(jì)原理

影響電磁波信號(hào)傳輸?shù)囊蛩赜袃蓚€(gè)，一是信號(hào)的頻率，只有相同頻率的信號(hào)才能相互識(shí)別，才能解讀電磁波所攜帶的信息；二是信號(hào)的強(qiáng)弱，當(dāng)兩個(gè)相同頻率的信號(hào)同時(shí)發(fā)出信息時(shí)，并且其中一個(gè)要遠(yuǎn)強(qiáng)于另一個(gè)，那么信號(hào)強(qiáng)會(huì)抵消信號(hào)弱的，這種情況下基站只能接收到強(qiáng)信號(hào)的電波。考試作弊干擾器就是利用這一現(xiàn)象，將干擾器在一定范圍內(nèi)發(fā)射高強(qiáng)信號(hào)的全頻段電磁波，這種全頻段電磁波覆蓋了作弊設(shè)備的電磁波頻率，由于干擾器的信號(hào)要遠(yuǎn)強(qiáng)于作弊設(shè)備發(fā)射的信號(hào)，因此基站無(wú)法接收到作弊設(shè)備發(fā)射的信息，嚴(yán)重時(shí)，可以完全屏蔽作弊設(shè)備的信號(hào)。

2 干擾器硬件電路

本文設(shè)計(jì)的干擾器的硬件電路中，主要包括五大組件電路：信號(hào)發(fā)生器電路、變頻電路、功率放大電路、單片機(jī)電路和電源電路。這五大電路系統(tǒng)共同組成了考試作弊干擾器的工作電路，下面將具體介紹各電路的連接路線(xiàn)：

2.1 信號(hào)發(fā)生器電路

考試作弊干擾器的干擾波屬于正弦波，此干擾波是由信號(hào)發(fā)生器電路中文氏電橋振蕩器，通過(guò)電流震蕩產(chǎn)生的正弦形電磁波。文氏電橋振蕩器的工作原理是，由文氏電橋原理計(jì)算得出電路的信號(hào)頻率，在振蕩器的兩端接通電源，在文氏電橋振蕩器中，有兩組電橋組成。第一組電橋中，一個(gè)較大阻值的電阻R1與電容器C1組成電橋的一個(gè)臂，另一個(gè)較小阻值的電阻R2與電容器C2組成另一個(gè)臂，這一組電橋作為產(chǎn)生正弦波的發(fā)生器；第二組電橋起到穩(wěn)定正弦波振幅的作用，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電橋臂中的電容器C3，達(dá)到調(diào)節(jié)正弦波的振幅波動(dòng)，減小偏差的目的。正弦波的輸出端與功率放大電路相連，正弦波通過(guò)功率放大電路后，使干擾器的干擾信號(hào)增強(qiáng)，可以覆蓋考試作弊設(shè)備的信號(hào)。

2.2 變頻電路

變頻電路的作用是改變干擾波的頻率，使之在一定范圍內(nèi)做周期性反復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)全頻段干擾。變頻電路是一個(gè)常見(jiàn)的LC震蕩電路，有電感線(xiàn)圈L1、電容器C4和變?nèi)荻O管D1組成，其中的變?nèi)荻O管D1是隨其兩端電壓的變化而變化的，電壓的變化，引起變?nèi)荻O管D1的電容變化，電容的變化，由導(dǎo)致正弦波頻率的變化，總體來(lái)說(shuō)，由變頻電路電壓的周期性變化，引導(dǎo)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波周期性變化，由此實(shí)現(xiàn)全波段的干擾。

2.3 功率放大電路

功率放大電路的主要作用是增強(qiáng)干擾信號(hào)的發(fā)射功率，使干擾電磁波的功率達(dá)到干擾作弊設(shè)備的最佳范圍，實(shí)現(xiàn)最佳干擾效果。本設(shè)計(jì)中采用的功率放大器是以S2K3476芯片為核心，配以電源濾波組件，其中電源濾波組件是由兩個(gè)電容器組成，在干擾信號(hào)通過(guò)高頻發(fā)射三極管后，在功率放大電路中，經(jīng)電源濾波后，輸出信號(hào)穩(wěn)定、功率較強(qiáng)的干擾波。在功率放大電路中存在一個(gè)特殊電容器——耦合電容器，該電容器的作用是切斷各工作部件的聯(lián)系性，使各部件相互獨(dú)立，避免相互間的影響。

2.4 單片機(jī)電路

單片機(jī)電路的主要作用是通過(guò)控制單片機(jī)繼電器的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路中電感線(xiàn)圈的選擇控制，在本設(shè)計(jì)中的單片機(jī)電路中存在三組電感線(xiàn)圈，分別連接在兩個(gè)單片機(jī)繼電器上，在1號(hào)單片機(jī)上并聯(lián)連接兩組電感線(xiàn)圈，當(dāng)輸入低電平時(shí)，接通電感線(xiàn)圈1，當(dāng)輸入高電平時(shí)，接通電感線(xiàn)圈2，當(dāng)在2號(hào)單片機(jī)上輸入低電平時(shí)，接通電感線(xiàn)圈3，此過(guò)程中實(shí)現(xiàn)電感線(xiàn)圈的選擇控制。在兩個(gè)單片機(jī)繼電器中，一個(gè)連接高頻發(fā)射三極管，一個(gè)連接在用于吸收反向電壓的二極管。

3 干擾器測(cè)試結(jié)果

此干擾器在設(shè)計(jì)完成后，通過(guò)對(duì)CDMA800、GSM900、DCS1800、PCS1900、WCDMA等多個(gè)頻段進(jìn)行干擾測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，在860～960MHz頻率范圍內(nèi)的輸出功率為15.3 dBm，有效范圍達(dá)35米。在經(jīng)過(guò)設(shè)備升級(jí)后，在干擾電磁波輸出端添加射頻功率放大器后，可有效增加干擾波的功率，使得干擾效果有明顯提升。在有效范圍內(nèi)，筆者試驗(yàn)了使用手機(jī)、文字手表等作弊設(shè)備進(jìn)行發(fā)送信息，發(fā)現(xiàn)均受到嚴(yán)重干擾，手機(jī)基本處于無(wú)信號(hào)狀態(tài)，可以說(shuō)干擾效果明顯。該設(shè)備對(duì)考試用的廣播聽(tīng)力幾乎沒(méi)有影響，不會(huì)對(duì)考試造成負(fù)面影響，可廣泛應(yīng)用于職稱(chēng)考試和校園正規(guī)考試中。

4 結(jié)論

綜上所述，本文中提到的考試作弊干擾器的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，干擾器裝置小巧易帶，并且該設(shè)計(jì)中加入了單片機(jī)裝置，使干擾器的電感范圍得到增大，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全頻段屏蔽無(wú)線(xiàn)電通信信號(hào)。本設(shè)計(jì)可以廣泛應(yīng)用于各類(lèi)職稱(chēng)考試、執(zhí)業(yè)資格考試、公務(wù)員錄用考試等，有效避免考試作弊現(xiàn)象的發(fā)生。

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