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[摘 要]简易爆炸装置（Improvised Explosive Device）简称IED。 是一种以电子遥控起爆手段的炸弹，在恐怖主义蔓延全球化的今天日益威胁着我们的安全。而我们小组着手对于这种危险的路边炸弹的无线电波遥控方式进行研究，并利用电磁波干扰等物理原理研发了一种可以制衡这种武器的设备——反IED电磁干扰机械人。通过采用射频干扰让其无线遥控手段失灵，使恐怖分子无法将所放置的爆炸物品引爆的目的，从而保障排爆人员可以安全地排除爆炸物，粉碎恐怖分子的罪恶目的。其适用于在各类复杂环境下的排爆现场的使用，是提高一线排爆人员的安全系数的一种有效手段，是军队、反恐、公安等机构用于反恐、排爆、刑侦及其相关领域的新型产品。
为此我们开始着手对于这种危险的路边炸弹研究并开发一种可以制衡这种武器的设备——反IED无线电干扰装置。
中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0346-01
从目前出现的案例来看，在最近几年里IED技术发展迅速，笨拙、容易被察觉的以导线直接连接IED的线控IED已经全面被淘汰，很多炸弹袭击中武装分子都开始采用无线电或红外遥控装置引爆一这不禁令人想起反坦克导弹早期发展历史。不管这些路边弹采用何种战斗部。它们的引爆装置都非常相似，大部分是用民用设备甚至家电改造而成，其中不乏移动电话、车库大门遥控器、汽车防盗器、无线门铃，甚至还有玩具汽车的遥控器。
我们所研制的反IED无线电干扰装置针对IED的工作模式，采用了两种干扰方法：
一为欺骗式的数字调制干扰，是一种欺骗式的干扰机理，采用电子数字调制加扰方式，在无线电发射机与接收机相互联系的载波上附加一个类似干扰信号，使发射机和接收机之间通信的接收错码率大大增加，直到无法正确解读到发射机发出的信息或指令，使通信功能失灵。并且能识别和捕捉可疑的无线电信号特征进行干扰，同时不会对正常的通信造成影响。
二是阻断式干扰，俗称强度打强度的方式，当第一种方法因各种原因无法完成工作时，我们的干扰装置便会自动切换到这一工作模式。即仅仅依靠大功率的干扰信号，淹没无线发射机发出的通信信号来达到切断发射机与接收机之间的联系。这种常见的手段能对相当宽频率范围内的无线电装置进行干扰，作用非常好但也会干扰我方自身的无线电通信。
本机分为九个控制模块，分别对不同频段的无线信号进行截断，各段主要针对对象如下：
①20-30MHZ（遥控玩具遥控器、儿童对讲机、调频收发信机和此频率范围内的短波单边带设备）
②30-50MHZ（遥控玩具遥控器、调频收发信机、数传电台）
③50-108MHZ（数传电台、遥控玩具遥控器、儿童对讲机、调频电台）
④100-250MHZ（双向寻呼机、开放频段对讲机、调频收发信机和此频率范围内的短波单边带设备）
⑤250-350MHZ（无线寻呼发射机核准频率范围、点对点扩频通讯设备、模拟集群基站和移动台核准频率范围）
⑥350-500MHZ（模拟集群基站和移动台核准频率范围、工业用无线遥控设备）
⑦800MHZ（CDMA数字蜂窝移动台核准频率范围）
⑧900MHZ（GSM核准频率范围）
⑨1800-1900MHZ（GSM、PHS、数字无绳电话频率范围）
硬件电路设计：
以接入350至500MHz段的模块为例，当微波开关接通BPF时，输出点频干扰或扫频干扰噪声：
（如图1）
输出随机干扰：
基带噪声信号源的随机电压噪声施加到VCO的电压控制端，產生噪声调频信号。406.0～406.1 MHzVCO输出信号的频率表示为：
ωVCO=ω0+KVCO（V0+Anu（t）） （1）
式中：ω0为控制电压为零时VCO输出频率，KVCO为VCO电压控制增益，V0为直流控制电压，An为噪声放大电路增益，u（t）为基带噪声信号。
当微波开关选通随机噪声输出时，输出信号为
V0（t）=KSKAUVCOcos（ω0+KVCO（V0+Anu（t）） （2）
式中：KS为微波开关增益，KA为放大器增益，UVCO为VCO输出信号幅度。干扰机的输出为调频噪声，噪声幅度为KSKAUVCO，噪声的中心频率为ω0+KVCOV0，噪声频谱的范围取决于Anu（t）的幅度。
点频干扰与扫频干扰：
点频干扰与扫频干扰通过单片机控制DDS专用芯片AD9852实现，AD9852具有功耗低，相位累加器位数高，可产生高频率的正弦波等优点。
DDS输出频率：
f0=KF×fc/2N （3）
其中，KF为频率控制字，fc为外部参考时钟的频率，N为DDS相位累加器位数。AD9852的频率控制字为48bit，即N=48。
输出频率分辨率由下列公式决定：
△f=fc/2N （4）
根据Nyquist定理，DDS外部参考时钟频率至少是输出频率的2倍（fo/2），但工程应用中，一般将参考频率设为最高输出频率的5倍以上。本设计中参考频率为97.5MHz，将的值代入式（4），得DDS输出信号的频率分辨率为3.5 x 10-7Hz。
AD9852内置12bit DAC，其输出模拟信号频谱中除fo外还带有fc、fc±fo等频率分量（fc-fo的频率最低），需设计一个LPF将其滤除，此处采用了图2所示的七阶Butterworth低通滤波器，对该滤波器使用ADS仿真的结果如图3所示，81 MHz处的衰减达到-80.683 dB。
软件设计：
AD9852的控制一般采用SPI口，普通的MCS51单片机不带SPI口，需要用P1口模拟SPI口，并提供IO UD CLK和FSK信号。
AD9852提供了5种工作模式：Single tone、FSK、Ramped FSK、Chirp、BPSK。Single tone模式输出单一频率，Ramped FSK模式和Chip模式可以产生扫频信号，本设计采用Ramped FSK模式。
为此我们开始着手对于这种危险的路边炸弹研究并开发一种可以制衡这种武器的设备——反IED无线电干扰装置。
中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0346-01
从目前出现的案例来看，在最近几年里IED技术发展迅速，笨拙、容易被察觉的以导线直接连接IED的线控IED已经全面被淘汰，很多炸弹袭击中武装分子都开始采用无线电或红外遥控装置引爆一这不禁令人想起反坦克导弹早期发展历史。不管这些路边弹采用何种战斗部。它们的引爆装置都非常相似，大部分是用民用设备甚至家电改造而成，其中不乏移动电话、车库大门遥控器、汽车防盗器、无线门铃，甚至还有玩具汽车的遥控器。
我们所研制的反IED无线电干扰装置针对IED的工作模式，采用了两种干扰方法：
一为欺骗式的数字调制干扰，是一种欺骗式的干扰机理，采用电子数字调制加扰方式，在无线电发射机与接收机相互联系的载波上附加一个类似干扰信号，使发射机和接收机之间通信的接收错码率大大增加，直到无法正确解读到发射机发出的信息或指令，使通信功能失灵。并且能识别和捕捉可疑的无线电信号特征进行干扰，同时不会对正常的通信造成影响。
二是阻断式干扰，俗称强度打强度的方式，当第一种方法因各种原因无法完成工作时，我们的干扰装置便会自动切换到这一工作模式。即仅仅依靠大功率的干扰信号，淹没无线发射机发出的通信信号来达到切断发射机与接收机之间的联系。这种常见的手段能对相当宽频率范围内的无线电装置进行干扰，作用非常好但也会干扰我方自身的无线电通信。
本机分为九个控制模块，分别对不同频段的无线信号进行截断，各段主要针对对象如下：
①20-30MHZ（遥控玩具遥控器、儿童对讲机、调频收发信机和此频率范围内的短波单边带设备）
②30-50MHZ（遥控玩具遥控器、调频收发信机、数传电台）
③50-108MHZ（数传电台、遥控玩具遥控器、儿童对讲机、调频电台）
④100-250MHZ（双向寻呼机、开放频段对讲机、调频收发信机和此频率范围内的短波单边带设备）
⑤250-350MHZ（无线寻呼发射机核准频率范围、点对点扩频通讯设备、模拟集群基站和移动台核准频率范围）
⑥350-500MHZ（模拟集群基站和移动台核准频率范围、工业用无线遥控设备）
⑦800MHZ（CDMA数字蜂窝移动台核准频率范围）
⑧900MHZ（GSM核准频率范围）
⑨1800-1900MHZ（GSM、PHS、数字无绳电话频率范围）
硬件电路设计：
以接入350至500MHz段的模块为例，当微波开关接通BPF时，输出点频干扰或扫频干扰噪声：
（如图1）
输出随机干扰：
基带噪声信号源的随机电压噪声施加到VCO的电压控制端，產生噪声调频信号。406.0～406.1 MHzVCO输出信号的频率表示为：
ωVCO=ω0+KVCO（V0+Anu（t）） （1）
式中：ω0为控制电压为零时VCO输出频率，KVCO为VCO电压控制增益，V0为直流控制电压，An为噪声放大电路增益，u（t）为基带噪声信号。
当微波开关选通随机噪声输出时，输出信号为
V0（t）=KSKAUVCOcos（ω0+KVCO（V0+Anu（t）） （2）
式中：KS为微波开关增益，KA为放大器增益，UVCO为VCO输出信号幅度。干扰机的输出为调频噪声，噪声幅度为KSKAUVCO，噪声的中心频率为ω0+KVCOV0，噪声频谱的范围取决于Anu（t）的幅度。
点频干扰与扫频干扰：
点频干扰与扫频干扰通过单片机控制DDS专用芯片AD9852实现，AD9852具有功耗低，相位累加器位数高，可产生高频率的正弦波等优点。
DDS输出频率：
f0=KF×fc/2N （3）
其中，KF为频率控制字，fc为外部参考时钟的频率，N为DDS相位累加器位数。AD9852的频率控制字为48bit，即N=48。
输出频率分辨率由下列公式决定：
△f=fc/2N （4）
根据Nyquist定理，DDS外部参考时钟频率至少是输出频率的2倍（fo/2），但工程应用中，一般将参考频率设为最高输出频率的5倍以上。本设计中参考频率为97.5MHz，将的值代入式（4），得DDS输出信号的频率分辨率为3.5 x 10-7Hz。
AD9852内置12bit DAC，其输出模拟信号频谱中除fo外还带有fc、fc±fo等频率分量（fc-fo的频率最低），需设计一个LPF将其滤除，此处采用了图2所示的七阶Butterworth低通滤波器，对该滤波器使用ADS仿真的结果如图3所示，81 MHz处的衰减达到-80.683 dB。
软件设计：
AD9852的控制一般采用SPI口，普通的MCS51单片机不带SPI口，需要用P1口模拟SPI口，并提供IO UD CLK和FSK信号。
AD9852提供了5种工作模式：Single tone、FSK、Ramped FSK、Chirp、BPSK。Single tone模式输出单一频率，Ramped FSK模式和Chip模式可以产生扫频信号，本设计采用Ramped FSK模式。