无线电测向机毕业论文

1864年，英国科学家麦克斯韦总结了前人的工作，第一次提出了“电磁理论”。这位无线电通信的报春人用数学证明，在导体中来回振荡的交流电可以朝空间辐射出电磁波，而这些波会以光的速度向外传播。当然，在未被实践证明之前，这还仅仅是一种预言。但这是一个划时代的科学论断。 美国的无线电爱好者利用接收到的无线电波来寻找发信电台，开始了业余无线电测向活动。40年代，挪威、丹麦、英国等地陆续开展游戏性的无线电测向活动。这项活动逐渐流行于欧洲，并增加了一些竞赛性的内容。为了统一无线电测向运动的方法，国际业余无线电联盟（IARU）一区批准了南斯拉夫关于制定国际比赛规则的建议，并委托当时测向活动开展最好的瑞典负责起草。此规则于1960年经IARU一区执委会通过，并于1961年8月在瑞典首都斯德哥尔摩举行了第一届欧洲无线电测向锦标赛。到1997年为止，欧洲锦标赛共举办了8次。1977年．在南斯拉夫斯科普里举行的国际业余无线电联盟第一区无线电测向工作会议上，决定将欧洲锦标赛扩大为世界锦标赛，并于1979年通过了新的竞赛规则。第一届世界锦标赛于1980年9月在波兰格旦斯克附近举行。参加这次比赛的有联邦德国、瑞典、罗马尼亚、挪威、瑞士、南斯拉夫、苏联、保加利亚、捷克、匈牙利、波兰等11个国家。说起无线电，今天人们对它的理解和上辈人的认识并不是同一概念，爸爸妈妈爷爷奶奶小时候围坐在一个“小木盒”旁边听故事、听音乐，乐此不疲。有人叫它“话匣子”，有人叫它收音机，还有人叫它无线电。而那时的无线电都是电子管的，体积很大。我们每天上下学的时候坐在私家车中听到的广播，手中使用的移动电话，都是无线电波帮助我们实现的远距离通信，无需电线连接，方便快捷。所以当它一出现立即引起军事界的关注。第一次世界大战爆发，无线电通信的创始人马可尼便带着他发明的无线电报机应召到意大利军队中服役。从此，无线电通信成为战争中重要的指挥手段。无线电是指在自由空间传播的电磁波，它看不见，摸不到。我们一起来回顾一下无线电的发展历程。早在1861年至1865年之间英国物理麦克斯韦最早在他递交给英国皇家学会的论文《电磁场的动力理论》中阐明了电磁波传播的理论基础。海因里希·鲁道夫·赫兹在1886年至1888年间首先通过试验验证了麦克斯韦尔的理论。他证明了无线电辐射具有波的所有特性。1906年圣诞前夜，雷吉纳德·菲森登在美国麻萨诸塞州采用外差法实现了历史上首次无线电广播。菲森登广播了他自己用小提琴演奏“平安夜”和朗诵《圣经》片段。位于英格兰切尔姆斯福德的马可尼研究中心在1922年开播世界上第一个定期播出的无线电广播娱乐节目。1947年，美国贝尔实验室来了三名颇有造诣的物理学家，他们是约翰·巴丁、威廉·肖克莱和沃尔特·布拉顿，他们有着同样的兴趣，为了一个共同的目标走到一起来了，他们发明了世界上第一代半导体管，这一创举征服了整个世界，成为20世纪最重要的发明之一。1956年他们被授予诺贝尔奖。 我这里有一个关于无线电科学家的故事一起听一听。1859年3月，波波夫出生在俄国乌拉尔一个矿区的小镇，12岁时就表现出对电工技术的爱好，自己做了个电池，还用电铃把家里的钟改装成闹钟。1877年，18岁的波波夫考入彼得堡大学数学物理系，后又转学到森林学院。在那里，他研究出了用电线遥控炸药爆炸。研究成功以后，同学们都叫他“炸药专家”。波波夫29岁那年，赫兹发现电磁波的消息传到俄国，他被强烈地吸引住了。他兴奋地说：“用我一生的精力去装设电灯，对广阔的俄罗斯来说，只不过照亮了很小的一角；要是我能指挥电磁波，就可以飞越整个世界！”第二年，波波夫就成功地重复了赫兹的实验。在一次公开的讲演中，他提出了可以用电磁波进行无线电通信的设想。1894年，波波夫制成了一台无线电接收机，他第一次在接收机上使用了天线。这也是世界上的第一根天线。1895年5月7日，在彼得堡俄国物理化学会的物理分会上，波波夫宣读了论文《金属屑同电振荡的关系》，并且表演了他发明的无线电接收机。表演结束后，波波夫充满信心地说：“最后，我敢于表示这样一个希望，我的仪器在进一步改良以后，就能够凭借迅速的电振荡进行长距离通信”。几十年以后，这一天被定为“无线电发明日”。波波夫的论文和表演被有关刊物发表后，立刻引起了全球学术界的关注。后来，波波夫用电报机代替电铃，当做接受机的终端，这种装置就成了一台无线电发报机。1896年3月24日，波波夫和助手雷布金在俄国物理化学协会的年会上，正式进行了用无线电传递莫尔斯电报码的表演，在场的观众有一千多人。表演的时候，接收机装设在物理学会会议大厅里，发射机放在附近森林学院的化学馆里。雷布金拍发信号，波波夫接收信号，通信距离是250米。物理学会分会会长佩特罗司赫夫基教授把接收到的电报字母逐一写在黑板上，最后得到的报文是：“海因里希·赫兹”。它表示波波夫对这位电磁波的发明者的崇敬。这份电报虽然很短，只有几个字，它却是世界上第一份有明确内容的无线电报。

无线电测向运动起源于20世纪60年代。1960年从欧洲传入我国。它类似于众所周知的捉迷藏游戏，但不是找人，而是寻找发射信号源。无线电“捉迷藏”是现代无线电通讯技术与传统捉迷藏游戏的结合，大致过程是：在旷野、山丘的丛林或近郊、公园等自然环境中，事先隐藏好3～10部信号源（即小型发射机），定时发出不同呼叫的莫尔斯电码信号。参加者手持无线电测向机，测出隐蔽电台的所在方向，采用徒步方式，迅速、准确地逐个寻找出这些信号源，以在规定时间内，找满指定台数，使用时间少则为优胜。通常，我们把事先巧妙隐藏起来的信号源比喻成狡猾的狐狸，故此项运动又称无线电“猎狐”。 PJ－80型为普及型直放式80米波段测向机，电路简单、价格低廉、便于安装，很适合广大青少年无线电测向及装配使用，电路原理如图1所示。L1为磁棒天线，A为拉杆天线，K1为单、双向转换开关，用于判断电台方向，BG1及外围电路组成高频放器，将天线接收的高频摩尔斯码信号放大后由B1耦合输出。BG3、C14、C15、D2、C16、C17及C18组成可调式变形电容三点式振荡器，调节W2可改变变容二极管D2反偏电压，从而改变该管电容量使振荡频率发生变化。稳压管D3用于消除因电池电压下降造成振荡频率不稳。振荡信号与B1输出的高频信号叠加，再由二极管D1混频产生差拍信号，经检波和低通滤波后产生的音频信号由BG2、LM386组成的低频功放电路放大，这里D1起到混频和检波双重作用。K2为耳机插座控制的电源开关，使用立体声耳机时K3合上。 1．工作点的检查：稳压管D3可取3．5～4．4V的，当W1置于增益最大时R3两端电压约为0．4～1V（Ic1约0．4～1mV），R9两端电压约1．5～3V，R12两端电压约2～2．5V。2．频率覆盖的调试：W2置于中心位置，高频信号发生器置3．5～3．6MHz，转动高频信号发生器频率钮，使测向机接收到音调变化的信号，表示该机差拍振荡器已工作。高频信号发生器置3．55MHz，调B2磁芯使收听到信号；旋转W2，应能听到高频信号发生器分别输出的3．5MHz、3．6MHz等幅信号，并两端略有富余。若高端收听不到，而低端有较大余量，可将B2磁芯略向外转；反之则相反。3．若收听频率太宽，适当增大R14阻值，否则，减小其阻值。4．天线回路的调整：高频信号发生器输出3．53MHz信号，调节C1及磁棒上线圈位置使声音最大。5．高放回路的调整：高频信号发生器输出3．57MHz信号，调B1磁芯，使声音最大。

当磁棒轴线与电波传播方向垂直（θ＝90°、θ＝2700°）时，磁场方向与磁棒轴线平行，即磁力线与磁性天线线圈截面垂直，磁力线可顺着磁棒通过，磁棒聚集了最多的磁力线穿过线圈，线圈中的感应电势最大。当磁棒轴线与电波传播方向成其它某一角度，磁场方向也与磁棒成某一角度，会有部分磁力线穿过线圈，线圈中有一定感应电势输出。θ越接近于0或180°，感应电势越小；越接近90°或270°，感应电势越大。感应电势随θ的变化而变化，形成“8”字形。由以上分析不难看出，测向机的声音大小会随磁性天线输出电势的大小而变化，但对极性的变化无法分辨。当磁棒轴线对准电台（θ＝0，θ＝180°）时，耳机声音最小，甚至完全没有声音，此时磁性天线正对着电台的那个面，称小音面；当磁棒轴线的垂直方向对准电台（θ＝90°、θ＝270°）时，耳机声音最大，此时磁性天线正对着电台的那个面，称大音面。所以，在测向运动中，只要旋转测向机的磁性天线，找出小音点，发射台必定位于磁棒轴线所指的直线上；或找出大音面，发射台必定位于与磁棒轴线相垂直的方向上。也就是说，利用磁性天线可确定电台所在的直线，但不能确定在直线的哪一边，这就是通常所说的测“双向”。具有双值性的测向机在实际测向运动中是不能使用的。为了使运动员在任何一个测向点，都可获得电台明确的“线”和“面”，就要求测向机天线具有单值性。磁性天线和直立天线组成的复合天线是具有单方向性的天线。使用复合天线后，磁性天线转动一周，只有一个方向使信号消失；也只有一个方向信号最强。这样就克服了磁性天线的双值性，获得了单方向性能。我们把信号强的这个面叫单向大音面，简称大音面，得用大音面就可直接定出电台在哪一边。

相关干涉仪具有高灵敏度、高准确度、高抗干扰度等突出优点，是目前较为先进的测向体制。由于其技术含量较高和设计制造难度较大，故售价要高出相位体制或幅度体制。如何保证高质量的设备发挥高质量的效果呢？下面谈几点建议。 选择大孔径天线阵大孔径天线阵的选择是常被忽视的问题，甚至有人认为天线阵越小越好。相关干涉仪测向同时使用了天线间的矢量电压的分布，在很大程度上避免了所谓天线间隔误差和多值性的制约，因而可以使用大尺寸天线阵。在考虑固定站使用测向系统时应尽可能选用直径大的天线阵，而作移动车载测向系统使用则应考虑便携性。 合理进行安装用作固定站使用时，只要天线阵离塔顶平台的高度大一些即可，而作移动车载测向系统使用时，如果离开车顶高度小于1米，车体的影响不可忽略。离车顶高度越小，影响就越严重。表1是德国R&S公司DDF190装在面包车上校正前的误差与抽样值。R&S公司给出不进行校正时的误差数据，在20 MHz～30 MHz时为12°RMS，30 MHz～200 MHz时为5°RMS，200 MHz～1300 MHz时为3 °RMS。车体误差校正惯用的方法是测出误差校正表，通过计算机自动修正。由于车体影响产生的误差值对电波相对车头的到达方向都十分敏感，特别是在偏开车头±（30°～60°）和±（120°～160°）时入射方向变化几度，车体带来的影响就可能由+20°变为-20°，因此误差表校正时越校越大。实践证明误差校正表对频率或方位缓慢变化的误差起作用，对较快变化的误差特性几乎无效。因而R&S公司建议原厂装车校正，校正的机理是把车体作为天线阵的一部分进行处理，这样做使车体的影响减小2～3倍。 合理选择安装地点作固定站使用时，要认真分析安装地点的条件，通常考虑以下几方面:（1）设备的作用范围与所要求的监测区相符;（2）天线阵周围无高大建筑群和大功率发射台;（3）在配置多个站点时，各站间距离和位置符合定位精度要求的布局;（4）天线尽可能架在高塔上，可增加作用范围和降低周围建筑物影响。总之，相关干涉仪测向体制以其在宽频段内实现高灵敏度、高准确度、高抗干扰度，并便于应用在高架和车载方面，且有很好的同道干扰抗扰度等突出的性能，理应成为监测站首选的测向体制。目前我国开展无线电测向活动主要有三类：一是适合在中学、青少年科技馆（站）、少年宫、活动中心等普及推广的短距离80米短波波段测向；二是160米中波波段测向；三是符合国际测向竞赛规则的并适合大、中学生开展的长距离80米短波波段及2米超短波波段测向。参加该项活动，除可学到无线电测向知识和技术外，还可学到有关电路方面的基础知识，掌握测向机和其他电子制作技能。由于它既不是纯科技性的室内制作，又不是固定场地上的单一奔跑，而是充分体现了理论与实践，动手与动脑，室内与户外，体能与智力的结合，对促进青少年德、智、体、美、劳全面发展，丰富学校第二课堂内容十分有益。PJ－80型为普及型直放式80米波段测向机，电路简单、价格低廉、便于安装，很适合广大青少年无线电测向及装配使用，整机方框图和电路原理如图1和图2所示。L1为磁棒天线，A为拉杆天线，K1为单、双向转换开关，用于判断电台方向，BG1及外围电路组成高频放大器，将天线接收的高频摩尔斯码信号放大后由B1耦合输出。BG3、C14、C15、D2、C16、C17及C18组成可调式变形电容三点式振荡器，调节W2可改变变容二极管D2反偏电压，从而改变该管电容量使振荡频率发生变化。稳压管D3用于消除因电池电压下降造成振荡频率不稳。振荡信号与B1输出的高频信号叠加，再由二极管D1混频产生差拍信号，经检波和低通滤波后产生的音频信号由BG2、LM386组成的低频功放电路放大，这里D1起到混频和检波双重作用。K2为耳机插座控制的电源开关，使用立体声耳机时K3合上。调试1．工作点的检查：稳压管D3可取3．5～4．4V的，当W1置于增益最大时R3两端电压约为0．4～1V（Ic1约0．4～1mV），R9两端电压约1．5～3V，R12两端电压约2～2．5V。2．频率覆盖的调试：W2置于中心位置，高频信号发生器置3．5～3．6MHz，转动高频信号发生器频率钮，使测向机接收到音调变化的信号，表示该机差拍振荡器已工作。高频信号发生器置3．55MHz，调B2磁芯使收听到信号；旋转W2，应能听到高频信号发生器分别输出的3．5MHz、3．6MHz等幅信号，并两端略有富余。若高端收听不到，而低端有较大余量，可将B2磁芯略向外转；反之则相反。3．若收听频率太宽，适当增大R14阻值，否则，减小其阻值。4．天线回路的调整：高频信号发生器输出3．53MHz信号，调节C1及磁棒上线圈位置使声音最大。5．高放回路的调整：高频信号发生器输出3．57MHz信号，调B1磁芯，使声音最大。图