80米波段無線電測向機的單向問題

【摘要】本文從無線電測向活動實際開展中遇到的單向問題入手，深入研究80米波段測向機的內部天線接受原理，并通過大量實驗，提出了兩種改進的方法，從而達到改善單向效果的目的。

【關鍵詞】無線電測向；單向；天線；調相電阻

無線電測向活動類似于眾所周知的捉迷藏游戲，但它是尋找能發射無線電波的小型信號源（即發射機），是無線電捉迷藏，是現代無線電通訊技術與傳統捉迷藏游戲的結合。在無線電測向活動中，我們需要利用手中的測向機去判斷電臺的方向，所以對機器本身的性能特別是方向性提出了很高的要求。如果機器本身的方向性能不佳，我們就不能準確地判斷電臺的大致方向，找臺也隨之費時又費力。通過多年的無線電測向活動，我們發現不管是80米波段還是2米波段的測向機，其雙向性能都較好，但是對單向而言，2米波段的測向機效果特別好，而80米波段的測向機單向效果不明顯，所以筆者就針對實踐中遇到的這一問題進行了研究。

1.80米波段測向機的內部原理電路及其單向電路的原理

1.1 80米波段測向機的內部原理電路

PJ-80型測向機由測向天線、高頻放大級、可調差拍振蕩器、差頻檢波器、音頻前置放大級、音頻功放級及耳機等組成。其內部電路如圖1所示。

測向天線接收到3.5—3.6MHz的等幅電報信號后，送至高頻放大級進行放大。放大后的信號與可調差拍振蕩器產生的1.75—1.8MHz振蕩信號的二次諧波一起加到差頻檢波級。調整差拍振蕩器的頻率，使其產生比接收信號高或低lKHz的信號。此信號與高放輸出信號進行差頻檢波，得到lKHz的低頻信號。然后再送至低頻放大級和功率放大級加以放大，最后送至耳機，我們即可收聽到電報信號了。

1.2 測向天線電路

這個部分包括磁性天線、直立天線、調相電阻R15以及控制直立天線的接入或斷開的“單向—雙向開關”K1。磁性天線線圈L1與C1等元件構成串聯諧振回路，電臺的磁場穿過磁棒時在L1內感應出電流，只有有用頻率的信號分量才能在L1和L2、C1兩端形成最大的信號電壓。

1.2.1 磁性天線的工作原理及雙向的測定

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E磁會隨θ的改變而變化。

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

軸線與傳播方向成其它角度時，多少會有一部分磁力線通過磁棒，天線有電勢輸出。θ愈接近0o或180o，e磁愈小；θ愈接近90o或270o，e磁愈大。總之，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。

當用耳機作為測向機指示器時，所發聲音將隨e磁的大小而變化。若轉動磁性天線一周，當磁棒軸線正指電臺時，耳機聲音最小或完全無聲，此時稱小音點或啞點；當磁棒軸線的垂直方向對著電臺時耳機聲音最大，此時磁性天線正對著電臺的那個面稱大音面，或大音點。在測向中，只要轉動磁性天線，找出啞點，發射臺必定位于磁棒軸線所指的直線上，這就是通常所說的測雙向定線。但磁性天線判斷不出它究竟處在位置線上的哪一邊。因此，僅具有雙值性的測向機在測向運動中是不能使用的，還必須使測向機具有單值性。

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圓。天線轉動360o，感應電勢e直的大小和極性都不會變化。

1.2.3 具有單值性的復合天線

磁性天線和直立天線組成的復合天線，就是具有單值性的測向天線。

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

總的合成結果是一個實線所示的心臟形方向圖。從這個方向圖可以看出，磁性天線轉動一周時，只有一個方向（即θ=270o）使信號消失；也只有一個方向（即θ=90o）信號最強。這樣就克服了磁性天線的雙值性，獲得了單方向性能。我們把信號強的這個面叫做單向大音面，簡稱大音面。利用大音面就可直接測出電臺在哪一邊，即“定邊”。心臟形方向圖可直接用于測向，但因測向誤差大，一般只作單向鑒別用。

2.80米波段測向機的單向問題及解決措施

2.1 單向問題的理論分析

在實際的無線電測向活動中，80米波段的測向機單向效果有時不明顯，給測向帶來很大的困難。理論上，如果磁性天線和直立天線在合成時相位能夠保持一致的話，復合天線的單值性是比較理想的，但實際中單向性能受很多操作因素的影響，比如說測向的方法是否正確，音量是否恰當，頻率是否調準，直立天線的長度是否合適等等，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。

對于磁性天線，LC回路處于諧振狀態，電路成電阻性，i磁和e磁同相位；而如果按下單向開關，再接入直立天線的話，情況就復雜些。由于直立天線高度小于波長的1/4，即可等效為RA、CA串聯電路，而LC回路依然處于諧振狀態（呈高阻性RAB）。此時，如果調相電阻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i直和e直同相位，進而可以得到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 調相電阻的實驗法選取

從上面的分析中，我們知道調相電阻的選取是非常關鍵的，調相電阻取值越大，單向效果越好。但是，從整機電路而言，調相電阻取值大了，整機靈敏度會下降，整機的接受范圍也隨之下降。所以一般調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的PJ-80型測向機中調相電阻R15為固定的值—— -18K。筆者將它替換成50K的可調的電位器，然后在一定的距離下改變調相電阻的阻值，觀察其單向的可辨性，可辨性能達到要求打“√”。通過大量的實驗得到以下數據，如表1和圖3所示。

通過實驗更加理解了調相電阻R15的作用，它是用來改變測向機單向靈敏度的電阻。如果調相電阻為10K時，單向可辨的覆蓋范圍最寬，如果為15K或18K時，較遠距離的單向效果較好，而調相電阻為5K時，較近距離的單向效果較好。

2.3 改善單向性能的方法

在遠臺區的時候，測向機收到的聲音信號比較小，選用阻值比較大的R15可以提高單向的靈敏度；到了近臺區，距離較近，聲音信號會很大，影響單向的分辨，所以近臺區盡量選用阻值比較小的R15，來降低它的靈敏度。再結合到我們實際的測向當中，由于現在的80米測向都是短距離測向，單臺距離都不會超過500M，所以調相電阻可以選擇為10K。這樣兼顧了近臺區和遠臺區的靈敏度。

另外，我們也可以設計一個改進型單向電路（如圖4所示），使用兩個不同阻值（5K和18K）的電阻，將他們并聯然后接上兩段式的波段開關。當在遠臺區需要辨別單向的時候，可將波段開關打在高靈敏度的電阻（18K）上；到了近臺區，由于聲音信號太大而無法分辨單向時，又可打回低靈敏度的電阻（5K）上。改進后的整機PCB圖如圖5所示。

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