描述

<h1>蜂窝干扰器（6-Band Multi-Frequency Cellular Jammer）</h1> <hr> <h2>*4、硬件部分</h2> <h3>4.1 设计理念</h3> 本项目采用 "独立通道、并行覆盖" 的架构思路。当前移动通信（4G LTE / 5G NR）使用了多个离散频段，单通道宽带干扰效率低下、谐波难以抑制。因此本设计为每个目标频段分配一条独立通道： DDS 信号源 → 腔体带通滤波器 → 功放 → 频段天线 六条通道并行运行，覆盖 700 MHz 至 3800 MHz 的全部主流蜂窝频段。 <h3>4.2 系统架构框图</h3> <pre> </pre> <h3>4.3 关键器件选型与原理</h3> <table> <tr> <td> 器件 </td> <td> 型号 </td> <td> 选型理由 </td> </tr> <tr> <td> 主控 </td> <td> ESP32-S3-WROOM-1 </td> <td> 双核 240 MHz, 45 GPIO, 原生 USB, 18 路 ADC, 4 路 SPI, 2 路 I²C, 3 路 UART </td> </tr> <tr> <td> 电平转换 </td> <td> TXS0108E </td> <td> 8 位双向, 3.3V ↔ 5V。ADF4351 是 5V 逻辑, ESP32-S3 是 3.3V 逻辑, 必须桥接 </td> </tr> <tr> <td> DDS </td> <td> ADF4351 (×6) </td> <td> 35 MHz ~ 4.4 GHz 宽频, 小数/整数 N 分频, SPI 可编程。6 片共用 CLK/MOSI, 独立 LE 选通 </td> </tr> <tr> <td> 腔体 BPF </td> <td> Mini-Circuits BPFCV 系列 (×6) </td> <td> 每个频段独立滤波。腔体结构 Q 值高, 插损 < 1.5 dB, 谐波抑制 > 40 dB </td> </tr> <tr> <td> 功放 (PA) </td> <td> 波段匹配 5W 模块 (×6) </td> <td> 饱和功率 +37 dBm (5W), 50 Ω 匹配, 12V 供电 </td> </tr> <tr> <td> 配电板 </td> <td> 8 路 MOSFET 开关板 </td> <td> 每路 PA 独立使能 + 12V 风扇 + DDS 5V 总开关。低边 N-MOSFET 驱动, 栅极由 ESP32 GPIO 直接控制 </td> </tr> <tr> <td> 电流监控 </td> <td> INA219 </td> <td> I²C 接口, 双向, 12 位 ADC, 可编程校准。监测 12V 总线电流, 过流自动告警 </td> </tr> <tr> <td> 测温 </td> <td> NTC 10kΩ B=3950 (×6) </td> <td> 环氧粘贴到每个 PA 的法兰上（不是散热片）, 通过 10kΩ 上拉分压送入 ESP32 ADC </td> </tr> <tr> <td> OLED </td> <td> SSD1306 0.96" 128×64 </td> <td> I²C 地址 0x3C, 显示当前频段、频率、功率、电流、温度 </td> </tr> <tr> <td> 安全 </td> <td> 蘑菇头急停按钮 (NC) </td> <td> 串联在 12V 主回路里。按下 = 整机断电, 不依赖任何固件或软件 </td> </tr> </table> <h3>4.4 频段覆盖表</h3> <table> <tr> <td> 通道 </td> <td> 目标频段 </td> <td> 下行 (MHz) </td> <td> 上行 (MHz) </td> <td> 天线 </td> </tr> <tr> <td> B1 </td> <td> LTE B12/13/17 </td> <td> 728~768 </td> <td> 698~716 </td> <td> 700 MHz 鞭状 </td> </tr> <tr> <td> B2 </td> <td> LTE B5/B8/B20 / GSM900 </td> <td> 869~960 </td> <td> 824~894 </td> <td> 900 MHz 鞭状 </td> </tr> <tr> <td> B3 </td> <td> DCS-1800 / LTE B3 </td> <td> 1805~1880 </td> <td> 1710~1785 </td> <td> 1800 MHz 鞭状 </td> </tr> <tr> <td> B4 </td> <td> UMTS-2100 / LTE B1 </td> <td> 2110~2170 </td> <td> 1920~1980 </td> <td> 2100 MHz 鞭状 </td> </tr> <tr> <td> B5 </td> <td> LTE B7 </td> <td> 2620~2690 </td> <td> 2500~2570 </td> <td> 2600 MHz 鞭状 </td> </tr> <tr> <td> B6 </td> <td> 5G NR n78 </td> <td> 3300~3800 </td> <td> 3300~3800 </td> <td> 3500 MHz 鞭状 </td> </tr> </table> <h3>4.5 机械结构</h3> <ul> <li>外壳：IP65 ABS 防水盒 220 × 150 × 80 mm, 透明 PC 上盖</li> </ul> <ul> <li>安装件：17 个 PETG 3D 打印支架（MCU ×1, DDS ×6, PA ×6, 散热器 ×6, BPF ×6, 天线阵列框 ×1, 显示屏 ×1, 风扇 ×1, 面板 ×1, 电平转换 ×1, INA219 ×1, GPS ×1, 配电板 ×1, buck ×2, 蜂鸣器 ×1）</li> </ul> <ul> <li>天线阵列框：6 位 SMA 穿板连接器排, 间距 22 mm。PTFE 生料带密封螺纹, 外侧硅胶密封圈防水</li> </ul> <ul> <li>散热：6 个铝散热器 + 硅胶导热垫, 40 mm 12V PWM 风扇纵向吹过 PA 排</li> </ul> <ul> <li>车辆支架：重型 U 型螺栓抱箍 + 4 个硅胶减震柱</li> </ul> <ul> <li>RF 屏蔽：自粘铜箔贴于壳体内壁, 单点接地</li> </ul> <h3>4.6 装配要点</h3> <ol> <li>先上低电流侧（buck → MCU → 电平转换 → DDS）, 验证 SPI / I²C 通信正常</li> </ol> <ol> <li>再接入 PA 12V 配电回路</li> </ol> <ol> <li>所有 SMA 连接使用扭矩扳手拧到 8 in-lb</li> </ol> <ol> <li>NTC 必须粘贴在 PA 法兰上, 不能贴在散热片上</li> </ol> <ol> <li>首次上电前确认急停按下, 所有 PA 输出端电压为 0V</li> </ol> <h3>4.7 调试与测试</h3> <ul> <li>DDS 校准：逐通道写入中心频率, 频谱仪通过 30 dB 衰减器验证载波频率 ±1 kHz、相位噪声 < -80 dBc/Hz @ 10 kHz offset</li> </ul> <ul> <li>PA 功率校准：50 Ω 假负载 + 功率计, 目标 +37 dBm, 记录每通道偏置点写入 EEPROM</li> </ul> <ul> <li>谐波检查：6 路同时工作, 频谱仪确认各通道谐波 < -30 dBc（BPF 保证）</li> </ul> <ul> <li>热跑测试：6 路全开 30 分钟, 风扇 50% PWM, 所有 PA 法兰温度 < 60°C</li> </ul> <hr> <h2>*5、软件部分</h2> <h3>5.1 软件架构（功能模块）</h3> <pre> </pre> <h3>5.2 主状态机流程图</h3> <pre> </pre> <h3>5.3 核心算法：DDS 扫频</h3> ADF4351 的寄存器写入流程（简化伪码）： <pre> </pre> <h3>5.4 源码结构</h3> <pre> </pre> <h3>5.5 编译环境搭建</h3> <pre> </pre> <code>platformio.ini</code> 配置： <pre> </pre> <h3>5.6 关键技术点说明</h3> <ol> <li>SPI 共总线 + 独立 CS：6 个 ADF4351 共用 CLK 和 MOSI, 但每个有独立的 LE（load enable）, 通过 TXS0108E 提供 5V 逻辑电平。写入一个 DDS 时只拉低对应 CS, 其他保持高。</li> </ol> <ol> <li>NTC 拟合：使用 Steinhart-Hart 方程 <code>1/T = A + B·ln(R) + C·(ln(R))³</code>。每个 NTC 单独在 20°C ~ 80°C 范围内标定, 系数存入 EEPROM。</li> </ol> <ol> <li>INA219 校准：在 12V 回路串入 1A 已知负载, 调节 Calibration 寄存器使读数 = 1.000A。总线最高支持 18A（6 路 PA 各 3A）。</li> </ol> <ol> <li>去抖：EC11 旋转编码器使用 5ms 去抖窗口 + 正交解码, 避免菜单跳项。</li> </ol> <hr> <h2>*6、BOM 清单</h2> 完整 BOM 详见附件 <code>cellular_jammer_PARTS.csv</code>。此处列出主要物料汇总： <h3>6.1 核心电子器件</h3> <table> <tr> <td> 序号 </td> <td> 名称 </td> <td> 型号/规格 </td> <td> 数量 </td> <td> 单价 (USD) </td> <td> 用途 </td> </tr> <tr> <td> 1 </td> <td> 主控制器 </td> <td> ESP32-S3-WROOM-1 </td> <td> 1 </td> <td> 7.50 </td> <td> 系统调度、SPI/I²C/UART/ADC 外设管理 </td> </tr> <tr> <td> 2 </td> <td> 8 位电平转换器 </td> <td> TXS0108E </td> <td> 1 </td> <td> 4.00 </td> <td> 3.3V ↔ 5V SPI 桥接 </td> </tr> <tr> <td> 3 </td> <td> DDS 模块 </td> <td> ADF4351 (35MHz~4.4GHz) </td> <td> 6 </td> <td> 28.00 </td> <td> 六通道独立载波生成 </td> </tr> <tr> <td> 4 </td> <td> RF 功放 700MHz </td> <td> 5W +37dBm </td> <td> 1 </td> <td> 55.00 </td> <td> LTE B12/13/17 功放 </td> </tr> <tr> <td> 5 </td> <td> RF 功放 900MHz </td> <td> 5W +37dBm </td> <td> 1 </td> <td> 52.00 </td> <td> GSM900 / LTE B5/8/20 功放 </td> </tr> <tr> <td> 6 </td> <td> RF 功放 1800MHz </td> <td> 5W +37dBm </td> <td> 1 </td> <td> 55.00 </td> <td> DCS-1800 / LTE B3 功放 </td> </tr> <tr> <td> 7 </td> <td> RF 功放 2100MHz </td> <td> 5W +37dBm </td> <td> 1 </td> <td> 55.00 </td> <td> UMTS-2100 / LTE B1 功放 </td> </tr> <tr> <td> 8 </td> <td> RF 功放 2600MHz </td> <td> 5W +37dBm </td> <td> 1 </td> <td> 58.00 </td> <td> LTE B7 功放 </td> </tr> <tr> <td> 9 </td> <td> RF 功放 3500MHz </td> <td> 4W +36dBm </td> <td> 1 </td> <td> 72.00 </td> <td> 5G NR n78 功放 </td> </tr> <tr> <td> 10 </td> <td> 腔体 BPF (×6) </td> <td> Mini-Circuits BPFCV 系列 </td> <td> 6 </td> <td> 18.00 </td> <td> 各频段谐波抑制 </td> </tr> <tr> <td> 11 </td> <td> 鞭状天线 (×6) </td> <td> 波段匹配 SMA 公头 </td> <td> 6 </td> <td> 12.00 </td> <td> 700/900/1800/2100/2600/3500 MHz </td> </tr> <tr> <td> 12 </td> <td> SMA 转接线 </td> <td> RG316 SMA 公-母 150mm </td> <td> 12 </td> <td> 3.50 </td> <td> DDS→BPF→PA→穿板 </td> </tr> <tr> <td> 13 </td> <td> 8 路 MOSFET 配电板 </td> <td> IRFZ44N ×8 </td> <td> 1 </td> <td> 12.00 </td> <td> PA/FAN/DDS 供电控制 </td> </tr> <tr> <td> 14 </td> <td> INA219 电流传感器 </td> <td> I²C 双向 </td> <td> 1 </td> <td> 4.50 </td> <td> 12V 总线电流监控 </td> </tr> <tr> <td> 15 </td> <td> 0.96" OLED </td> <td> SSD1306 128×64 I²C </td> <td> 1 </td> <td> 4.50 </td> <td> 状态显示 </td> </tr> <tr> <td> 16 </td> <td> GPS 模块 </td> <td> NEO-M8N </td> <td> 1 </td> <td> 18.00 </td> <td> 地理围栏辅助 </td> </tr> </table> <h3>6.2 电源与安全</h3> <table> <tr> <td> 序号 </td> <td> 名称 </td> <td> 型号/规格 </td> <td> 数量 </td> <td> 用途 </td> </tr> <tr> <td> 17 </td> <td> DC-DC 降压 12V→5V </td> <td> LM2596 3A </td> <td> 1 </td> <td> ESP32 + 外设供电 </td> </tr> <tr> <td> 18 </td> <td> DC-DC 降压 12V→3.3V </td> <td> MP1584EN 3A </td> <td> 1 </td> <td> 3.3V 独立电源轨 </td> </tr> <tr> <td> 19 </td> <td> 紧急停止按钮 </td> <td> 蘑菇头 NC 面板安装 </td> <td> 1 </td> <td> 硬件 12V 总线互锁 </td> </tr> <tr> <td> 20 </td> <td> 主电源开关 </td> <td> SPST 6A 12V </td> <td> 1 </td> <td> 总开关 </td> </tr> <tr> <td> 21 </td> <td> 主保险丝 </td> <td> ATO 10A + 座 </td> <td> 1 </td> <td> 12V 输入保护 </td> </tr> <tr> <td> 22 </td> <td> 路保险丝 (×6) </td> <td> ATO 3A + 座 </td> <td> 6 </td> <td> 每路 PA 独立保护 </td> </tr> <tr> <td> 23 </td> <td> NTC 热敏电阻 </td> <td> 10kΩ B3950 </td> <td> 6 </td> <td> PA 法兰测温 </td> </tr> <tr> <td> 24 </td> <td> 状态 LED </td> <td> 3mm 红 + 470Ω 电阻 </td> <td> 6 </td> <td> 每通道工作指示 </td> </tr> <tr> <td> 25 </td> <td> 蜂鸣器 </td> <td> 压电 5V 3kHz </td> <td> 1 </td> <td> 告警 </td> </tr> <tr> <td> 26 </td> <td> 40mm 风扇 + 护网 </td> <td> 12V 0.1A 直流无刷 </td> <td> 1 </td> <td> PA 阵列散热 </td> </tr> <tr> <td> 27 </td> <td> 旋转编码器 </td> <td> EC11 带按键 </td> <td> 1 </td> <td> UI 导航 </td> </tr> </table> <h3>6.3 机械 / 结构</h3> <table> <tr> <td> 序号 </td> <td> 名称 </td> <td> 规格 </td> <td> 数量 </td> <td> 用途 </td> </tr> <tr> <td> 28 </td> <td> ABS 防水盒 </td> <td> IP65 220×150×80mm + 透明盖 </td> <td> 1 </td> <td> 主壳体 </td> </tr> <tr> <td> 29 </td> <td> EPDM 密封条 </td> <td> 5mm 自粘 </td> <td> 1 </td> <td> 密封 </td> </tr> <tr> <td> 30 </td> <td> 3D 打印支架 </td> <td> PETG (17 种) </td> <td> 17 </td> <td> 各模块固定 </td> </tr> <tr> <td> 31 </td> <td> SMA 穿板连接器 </td> <td> 母-母 50Ω </td> <td> 6 </td> <td> 天线接口 </td> </tr> <tr> <td> 32 </td> <td> PG9 防水接头 </td> <td> IP68 </td> <td> 2 </td> <td> 电源线引入 </td> </tr> <tr> <td> 33 </td> <td> SMA 防尘帽 </td> <td> 塑料 </td> <td> 6 </td> <td> 不使用时保护 </td> </tr> <tr> <td> 34 </td> <td> 铝散热器 </td> <td> 50×30×15mm </td> <td> 6 </td> <td> PA 散热 </td> </tr> <tr> <td> 35 </td> <td> 导热硅胶垫 </td> <td> 0.5mm 30×30mm </td> <td> 6 </td> <td> PA-散热器界面 </td> </tr> <tr> <td> 36 </td> <td> 铜箔屏蔽胶带 </td> <td> 自粘 </td> <td> 1 卷 </td> <td> 壳体内壁 RF 屏蔽 </td> </tr> <tr> <td> 37 </td> <td> M3×8 螺丝 </td> <td> 不锈钢十字 </td> <td> 80 </td> <td> PCB 及支架固定 </td> </tr> <tr> <td> 38 </td> <td> M4×16 螺丝 </td> <td> 不锈钢 </td> <td> 12 </td> <td> 上盖固定 </td> </tr> <tr> <td> 39 </td> <td> M3 黄铜热熔螺母 </td> <td> 滚花 </td> <td> 100 </td> <td> 嵌入 3D 打印件 </td> </tr> <tr> <td> 40 </td> <td> 重型 U 型螺栓 </td> <td> 30~50mm 管径 </td> <td> 2 </td> <td> 车辆支架 </td> </tr> <tr> <td> 41 </td> <td> 硅胶减震柱 </td> <td> M3 8mm </td> <td> 4 </td> <td> 隔振 </td> </tr> </table> <hr> <h2>*7、大赛 LOGO 验证</h2> 需要在项目的 PCB 文件（嘉立创 EDA）中加入大赛 LOGO 丝印层，完成打样后拍照上传。 具体步骤： <ol> <li>从竞赛页面下载大赛 LOGO 文件（<code>.zip</code> 中包含 <code>.png</code> 或 <code>.dxf</code> 格式标识）。</li> </ol> <ol> <li>在嘉立创 EDA 中打开 PCB 设计文件。</li> </ol> <ol> <li>使用 图片导入（或 DXF 导入）功能将 LOGO 放置到 Top Silkscreen（顶层丝印） 层。</li> </ol> <ol> <li>调整位置（建议放在 PCB 空旷区域, 如 MCU 板右上角）。</li> </ol> <ol> <li>导出 Gerber, 下单打样。</li> </ol> <ol> <li>收到 PCB 后, 拍摄清晰照片（LOGO 丝印可见）。</li> </ol> <ol> <li>上传照片至竞赛平台的 LOGO 验证区域。</li> </ol> 注意：本项目的 PCB 包含 MCU 核心板（ESP32-S3 底板）和 8 路 MOSFET 配电板两块。建议在两块 PCB 上均放置 LOGO 以充分满足验证要求。如果使用成品模块（如 ADF4351 DDS 模块、LM2596 buck 模块），可在自行设计的底板/转接板上放置 LOGO。

文档

BOM

暂无

附件

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干扰器.zip
cellular_jammer_CONFIG.json
cellular_jammer_ELECTRICAL_CONNECTIONS.json
cellular_jammer_GUIDE.md
cellular_jammer_MECHANICAL_CONNECTIONS.json
cellular_jammer_PARTS.csv
cellular_jammer_VISUAL.png