80米波段無(wú)線電測(cè)向機(jī)的單向問(wèn)題

【摘要】本文從無(wú)線電測(cè)向活動(dòng)實(shí)際開(kāi)展中遇到的單向問(wèn)題入手，深入研究80米波段測(cè)向機(jī)的內(nèi)部天線接受原理，并通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，提出了兩種改進(jìn)的方法，從而達(dá)到改善單向效果的目的。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線電測(cè)向；單向；天線；調(diào)相電阻

無(wú)線電測(cè)向活動(dòng)類(lèi)似于眾所周知的捉迷藏游戲，但它是尋找能發(fā)射無(wú)線電波的小型信號(hào)源（即發(fā)射機(jī)），是無(wú)線電捉迷藏，是現(xiàn)代無(wú)線電通訊技術(shù)與傳統(tǒng)捉迷藏游戲的結(jié)合。在無(wú)線電測(cè)向活動(dòng)中，我們需要利用手中的測(cè)向機(jī)去判斷電臺(tái)的方向，所以對(duì)機(jī)器本身的性能特別是方向性提出了很高的要求。如果機(jī)器本身的方向性能不佳，我們就不能準(zhǔn)確地判斷電臺(tái)的大致方向，找臺(tái)也隨之費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。通過(guò)多年的無(wú)線電測(cè)向活動(dòng)，我們發(fā)現(xiàn)不管是80米波段還是2米波段的測(cè)向機(jī)，其雙向性能都較好，但是對(duì)單向而言，2米波段的測(cè)向機(jī)效果特別好，而80米波段的測(cè)向機(jī)單向效果不明顯，所以筆者就針對(duì)實(shí)踐中遇到的這一問(wèn)題進(jìn)行了研究。

1.80米波段測(cè)向機(jī)的內(nèi)部原理電路及其單向電路的原理

1.1 80米波段測(cè)向機(jī)的內(nèi)部原理電路

PJ-80型測(cè)向機(jī)由測(cè)向天線、高頻放大級(jí)、可調(diào)差拍振蕩器、差頻檢波器、音頻前置放大級(jí)、音頻功放級(jí)及耳機(jī)等組成。其內(nèi)部電路如圖1所示。

測(cè)向天線接收到3.5—3.6MHz的等幅電報(bào)信號(hào)后，送至高頻放大級(jí)進(jìn)行放大。放大后的信號(hào)與可調(diào)差拍振蕩器產(chǎn)生的1.75—1.8MHz振蕩信號(hào)的二次諧波一起加到差頻檢波級(jí)。調(diào)整差拍振蕩器的頻率，使其產(chǎn)生比接收信號(hào)高或低lKHz的信號(hào)。此信號(hào)與高放輸出信號(hào)進(jìn)行差頻檢波，得到lKHz的低頻信號(hào)。然后再送至低頻放大級(jí)和功率放大級(jí)加以放大，最后送至耳機(jī)，我們即可收聽(tīng)到電報(bào)信號(hào)了。

1.2 測(cè)向天線電路

這個(gè)部分包括磁性天線、直立天線、調(diào)相電阻R15以及控制直立天線的接入或斷開(kāi)的“單向—雙向開(kāi)關(guān)”K1。磁性天線線圈L1與C1等元件構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，電臺(tái)的磁場(chǎng)穿過(guò)磁棒時(shí)在L1內(nèi)感應(yīng)出電流，只有有用頻率的信號(hào)分量才能在L1和L2、C1兩端形成最大的信號(hào)電壓。

1.2.1 磁性天線的工作原理及雙向的測(cè)定

磁性天線由磁棒、線圈、引線和屏蔽罩組成。磁性天線平行于地面放置，并接收垂直極化波。電波從左向右傳播，其磁場(chǎng)方向必定垂直于電波傳播方向，并與地面平行。磁性天線的輸出電勢(shì)E磁會(huì)隨θ的改變而變化。

當(dāng)磁棒軸線與電波傳播方向平行時(shí)（θ=0o或θ=180o），磁場(chǎng)方向與磁棒垂直，磁力線無(wú)法順著磁棒穿過(guò)線圈，線圈感應(yīng)電勢(shì)為零，即e磁=0。當(dāng)磁棒軸線與傳播方向垂直時(shí)（θ=90o或θ=270o），磁場(chǎng)方向與磁棒平行，磁棒聚集最多的磁力線通過(guò)線圈，線圈中的感應(yīng)電勢(shì)最大。磁棒

軸線與傳播方向成其它角度時(shí)，多少會(huì)有一部分磁力線通過(guò)磁棒，天線有電勢(shì)輸出。θ愈接近0o或180o，e磁愈?。沪扔咏?0o或270o，e磁愈大?？傊?，e磁隨θ的變化而變化，這就是磁性天線的“8”字形方向圖，如圖2所示。

當(dāng)用耳機(jī)作為測(cè)向機(jī)指示器時(shí)，所發(fā)聲音將隨e磁的大小而變化。若轉(zhuǎn)動(dòng)磁性天線一周，當(dāng)磁棒軸線正指電臺(tái)時(shí)，耳機(jī)聲音最小或完全無(wú)聲，此時(shí)稱(chēng)小音點(diǎn)或啞點(diǎn)；當(dāng)磁棒軸線的垂直方向?qū)χ娕_(tái)時(shí)耳機(jī)聲音最大，此時(shí)磁性天線正對(duì)著電臺(tái)的那個(gè)面稱(chēng)大音面，或大音點(diǎn)。在測(cè)向中，只要轉(zhuǎn)動(dòng)磁性天線，找出啞點(diǎn)，發(fā)射臺(tái)必定位于磁棒軸線所指的直線上，這就是通常所說(shuō)的測(cè)雙向定線。但磁性天線判斷不出它究竟處在位置線上的哪一邊。因此，僅具有雙值性的測(cè)向機(jī)在測(cè)向運(yùn)動(dòng)中是不能使用的，還必須使測(cè)向機(jī)具有單值性。

1.2.2 直立天線

直立天線在水平平面的方向圖上它是一個(gè)圓。天線轉(zhuǎn)動(dòng)360o，感應(yīng)電勢(shì)e直的大小和極性都不會(huì)變化。

1.2.3 具有單值性的復(fù)合天線

磁性天線和直立天線組成的復(fù)合天線，就是具有單值性的測(cè)向天線。

上半部分各方向上的兩天線電勢(shì)極性相同，合成電勢(shì)為兩電勢(shì)之和；下半部各方向上兩電勢(shì)的極性相反，合成電勢(shì)為兩電勢(shì)之差。

總的合成結(jié)果是一個(gè)實(shí)線所示的心臟形方向圖。從這個(gè)方向圖可以看出，磁性天線轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，只有一個(gè)方向（即θ=270o）使信號(hào)消失；也只有一個(gè)方向（即θ=90o）信號(hào)最強(qiáng)。這樣就克服了磁性天線的雙值性，獲得了單方向性能。我們把信號(hào)強(qiáng)的這個(gè)面叫做單向大音面，簡(jiǎn)稱(chēng)大音面。利用大音面就可直接測(cè)出電臺(tái)在哪一邊，即“定邊”。心臟形方向圖可直接用于測(cè)向，但因測(cè)向誤差大，一般只作單向鑒別用。

2.80米波段測(cè)向機(jī)的單向問(wèn)題及解決措施

2.1 單向問(wèn)題的理論分析

在實(shí)際的無(wú)線電測(cè)向活動(dòng)中，80米波段的測(cè)向機(jī)單向效果有時(shí)不明顯，給測(cè)向帶來(lái)很大的困難。理論上，如果磁性天線和直立天線在合成時(shí)相位能夠保持一致的話，復(fù)合天線的單值性是比較理想的，但實(shí)際中單向性能受很多操作因素的影響，比如說(shuō)測(cè)向的方法是否正確，音量是否恰當(dāng)，頻率是否調(diào)準(zhǔn)，直立天線的長(zhǎng)度是否合適等等，本文不討論這些外界的人為影響，而只從單向電路本身探討。

對(duì)于磁性天線，LC回路處于諧振狀態(tài)，電路成電阻性，i磁和e磁同相位；而如果按下單向開(kāi)關(guān)，再接入直立天線的話，情況就復(fù)雜些。由于直立天線高度小于波長(zhǎng)的1/4，即可等效為RA、CA串聯(lián)電路，而LC回路依然處于諧振狀態(tài)（呈高阻性RAB）。此時(shí)，如果調(diào)相電阻R15足夠大，滿足RA+R15+RAB》XCA，則直立天線回路也可視作呈電阻性，此時(shí)i直和e直同相位，進(jìn)而可以得到e磁和e直在合成處電壓相位是幾乎相同的，從而獲得明顯的單方向性。

2.2 調(diào)相電阻的實(shí)驗(yàn)法選取

從上面的分析中，我們知道調(diào)相電阻的選取是非常關(guān)鍵的，調(diào)相電阻取值越大，單向效果越好。但是，從整機(jī)電路而言，調(diào)相電阻取值大了，整機(jī)靈敏度會(huì)下降，整機(jī)的接受范圍也隨之下降。所以一般調(diào)相電阻取值幾千歐到幾十千歐，我們常用的北京拓普雷公司生產(chǎn)的PJ-80型測(cè)向機(jī)中調(diào)相電阻R15為固定的值—— -18K。筆者將它替換成50K的可調(diào)的電位器，然后在一定的距離下改變調(diào)相電阻的阻值，觀察其單向的可辨性，可辨性能達(dá)到要求打“√”。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)得到以下數(shù)據(jù)，如表1和圖3所示。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)更加理解了調(diào)相電阻R15的作用，它是用來(lái)改變測(cè)向機(jī)單向靈敏度的電阻。如果調(diào)相電阻為10K時(shí)，單向可辨的覆蓋范圍最寬，如果為15K或18K時(shí)，較遠(yuǎn)距離的單向效果較好，而調(diào)相電阻為5K時(shí)，較近距離的單向效果較好。

2.3 改善單向性能的方法

在遠(yuǎn)臺(tái)區(qū)的時(shí)候，測(cè)向機(jī)收到的聲音信號(hào)比較小，選用阻值比較大的R15可以提高單向的靈敏度；到了近臺(tái)區(qū)，距離較近，聲音信號(hào)會(huì)很大，影響單向的分辨，所以近臺(tái)區(qū)盡量選用阻值比較小的R15，來(lái)降低它的靈敏度。再結(jié)合到我們實(shí)際的測(cè)向當(dāng)中，由于現(xiàn)在的80米測(cè)向都是短距離測(cè)向，單臺(tái)距離都不會(huì)超過(guò)500M，所以調(diào)相電阻可以選擇為10K。這樣兼顧了近臺(tái)區(qū)和遠(yuǎn)臺(tái)區(qū)的靈敏度。

另外，我們也可以設(shè)計(jì)一個(gè)改進(jìn)型單向電路（如圖4所示），使用兩個(gè)不同阻值（5K和18K）的電阻，將他們并聯(lián)然后接上兩段式的波段開(kāi)關(guān)。當(dāng)在遠(yuǎn)臺(tái)區(qū)需要辨別單向的時(shí)候，可將波段開(kāi)關(guān)打在高靈敏度的電阻（18K）上；到了近臺(tái)區(qū)，由于聲音信號(hào)太大而無(wú)法分辨單向時(shí)，又可打回低靈敏度的電阻（5K）上。改進(jìn)后的整機(jī)PCB圖如圖5所示。

參考文獻(xiàn)

[1]無(wú)線電測(cè)向社會(huì)體育指導(dǎo)員教材[M].國(guó)家體育總局，2006.

[2]Herbert Altrichter，Peter Posch，Bridget Somekh（1997）.Teachers investigate their work：an introduction to the methods of action research.

[3]張肅文，陸兆雄.高頻電子線路[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4]蘇燕生.無(wú)線電“獵狐”和全程定向越野訓(xùn)練學(xué)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010.

[5]陳梓城，鄧海.模擬電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2010.

[6]林成桐.高頻電子線路[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[7]林春方.高頻電子線路[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[8]鄭眾，武增銀，賈振強(qiáng).無(wú)線電測(cè)向比賽中的做法和技巧[J].中國(guó)無(wú)線電，2004（5）.