测向机是测向运动员用来寻找隐蔽电台的工具。它是由一部小型直流接收机和一套定向天线组成的。
一、测向机的技术要求
在测向运动的规章中规定,测向机必须由运动员自己制作,测向机的工作频率采用短波3.75兆赫(80米)和超短波144~146兆赫(2.08~2.05米)。前者是目前采用的频率。章程中还规定:测向机向外辐射(本机振荡经测向机天线向机外反向辐射)的信号,不致被20米外具有3~5微伏灵敏度的任一接收机听到。
在运动竞赛的章程中,对测向机的质量并没有提出具体要求,但为了能顺利地参加竞赛,争取得到较好的成绩,在设计制作测向机时,最好能达到下列各项技木指标的要求:
1.灵敏度 根据章程规定,每一运动员要在一次竞赛中连续依次找到隐蔽的三个(女运动员找两个)电台。每个电台的发射电力是1瓦到10瓦不等。各台相隔1~4公里。由此可知,测向机的灵敏度起码要能保证在1公里的距离上,能清楚地听到发射电力在1瓦以上的电台的信号。因为隐蔽电台的发射天线都是很短的(约1、2米)。因此,测向机的灵敏度必须对100微伏的信号保证有1~5毫瓦的音频输出功率才可以。
2.方向性 这是仅次于前者的一项重要指标。要测出准确的方向,测向机必须具备良好的定向天线。从实际中体会,方向性的误差范围在±5°之内还是允许的。
3.稳定性 首先是测向机调谐频率的稳定性。为了提高频率的稳定性,调谐回路所包括的波段宽度最好不要超过1兆赫, 一般在3.25~4.25兆赫或3.5~4兆赫的范围内比较合适。这样不但便于调节,也可以附带用来接收其它测试信号,以检验其它机器的灵敏度和方向性。
其次是电源电压有较大变化时,应保证测向机的性能不变。例如,当67.5伏乙电池电压降低到50伏左右,1.5伏甲电池压降低到1伏时,仍能正常工作。这是因为每次竞赛要进行二、三小时,加以外出测向又不便携带较大的笨重电池,在耗电较大的情况下, 电池的电压会很快地降低。
4.机械结构运动员往往要带着测向机不停地在崎岖不平的路上奔跑,有时要涉水越沟, 有时要爬山跳墙。这样机器会受到很大的震动。因此测向机的机械结构要坚固,内部零件的焊接要牢靠。此外,在调节、检修和测试等方面都要非常方便。章程中规定运动员在竞赛中可以自行修理自己的测向机,修好后继续参加竞赛。
二、线路设计和零件的选择
测向机的电路结构与一般超外差直流四、五管机基本相同,为了提高灵敏度,可加高频放大器,或用两级中频放大器。
测向机电路中不能有自动音量控制,否则耳机中的音量就没有变化,使测向机失却测向的本能。
测向机的用途与收音机不同,它只要接收一个固定频率的信号,因此没有必要使输入回路和本机振荡回路在很宽的波段上统一调谐(跟踪)。所以把测向机的输入回路做成对单一频率例如3.75兆赫;(80米)谐振的回路,而把本机振荡回路做成能在一个不大宽的波段范围(例如4.115~4.315兆赫)内调谐的回路。中频采用465千赫。这样,调节本机振荡回路中的单速可变电容器,便可得到一个振荡频率,它与输入回路谐振频率在混频管内混频的结果,得到中频465千赫。选用本机振荡器电路时,应从频率稳定、零件用得少考虑。
为了携带方便,测向机的体积愈小愈好。一般制作的测向机,它的体积大约与铝饭盒相当,重量不大于1公斤。
从零件的质量上要求,电子管的放射效能要好;电阻最好用碳膜的,以减小杂音;电容器只要耐压够(一般50~60伏),尽量选用小型的为宜。
在满足技木指标的要求下,零件愈少、零件体积愈小、重量愈轻愈好,这不但使测向机便于装置、携带,也不易产生故障。
三、测向机的制作
下面介绍一架工作波长80米的测向机的制作方法。它与普通的小型直流收音机基本相同,关键只是它的天线比较特殊。因此着重介绍它的天线的结构和制作。
本机的电路图见图1。

1.天线盒构造 测向机的天线必须是定向天线,可以用框形天线或磁棒天线。前者体积大,且不易制作,一般我们多采用磁棒天线。本机的天线部分做成一个小单元,其中包括磁性瓷的天线棒、内屏蔽套、外屏蔽盒、调相电阻和输入回路线圈等零件,它的结构请看本刊封三结构图。
2.天线拿制作
(甲)磁棒: 本机天线采用M\(_{1}\)型或M2型磁性瓷棒都可以。M\(_{1}\)型磁棒适宜用于4兆赫;而M4型适宜用于1.5兆赫。最好用M\(_{1}\)型的。磁棒的长度可在15~20厘米(直径1厘米)范围内选用。不宜过短或过长,过短效率低,过长易于折断。
(乙)屏蔽:为了提高方向性,在磁捧上绕线圈之前,要先包一层有隙缝(1毫米宽)的金属套,作为“内屏蔽”(见图2)。可用照相胶卷的铝盒改制,屏蔽套愈薄愈好。此外,为了改善屏蔽效果,还需要装置“外屏蔽盒”(见图3),可用0.5毫米左右厚度的铝板制成一长方形的小盒(尺寸见封三结构图所注),也可以做成6厘米长、直径3厘米的圆筒形伏的。在外屏蔽盒的两头和下底中间也需要开出宽1毫米的缝隙。


(丙)调相电阻:为了使直立天线和磁性天线所感应到的二电动势相位相同,在天线和输入回路之间要接一个5~15千欧的碳膜无感电阻R\(_{1}\)(见图1),其目的也是为了使方向测得准确。电阻R1的阻值大小要试验决定,它与天线盒的大小、屏蔽情况和所用直立天线的长度有关。
(丁)线圈:输入回路的线圈L\(_{1}\)可用下列公式计算它的电感量:
L\(_{1}\)=\(\frac{25.3}{C(微微法)×f}\)\(^{2}\)(兆赫)(毫亨)
如果C=输入回路电容+内屏蔽分布电容=20+20=40微微法,f=3.75兆赫时,由上式算得L\(_{1}\)≈45.2毫亨。制作时,可用多股纱包线(或者把软花接线外层纱去掉代用),在磁棒上单层密绕25~30圈即可,但这仅是参考数据,各人具体制作时由于分布电容C不同,应用这个数据不一定合适,要自行试验决定。
天线盒制作的工艺很重要, 线圈绕制和内、外屏蔽都要地称才好。到栅级的引线要尽量短一些。
3.直立天线 磁棒天线的方向图是一个“8”字形,即从垂直于天线棒的前后两个方向来的电磁波都能在天线上感应出最强的信号。这样我们还不能断定隐蔽电台究竟在哪个方向。因此一般还要加一根直立天线,来测定“单向”。直立天线可用单根硬铜线或钢线制作,长度由实验决定,一般约在40~80厘米范围内(图4),一端装有一个香蕉插头,以便插到天线盒顶盖的插孔内,不用时拔下来。

4.整机结构和安装 本机机械结构及主要零件的布置见封三各图。磁棒天线盒通过两个香蕉插塞与机器连接,必要时可以拔下来。机壳内右边部分装甲、乙电池,左边安排底板及各元件。各主要零件在底板及机壳上的分布位置如图示。这种装置方案仅作参考,制作时可根据具体情况自行设计。
装置时应使本机振荡电路尽可能远离天线盒,以减小向外的辐射。必要时可将振荡管和振荡线圈加上屏蔽罩。装置竣工后的测向机外形见图5。

四、测向机的调整
侧向机制成后,首先应测试本机振荡的辐射强度。可以用收信机或高级收音机(灵敏度要达到10~30微伏)进行测量。将收信机的音量及输入调到最大,在离测向机约15米处如听不到信号就认为合适。测量时,收信机上可接上两米的直立天线。
然后,测试天线的方向性。在不插直立天线时,应有明显的“双向”方向图(“8”字形图),即发射电台若在南或北的方向上时,磁性天线棒指向南、北方向时应无声(通常称“哑点”);而指向东、西方向时声音最大。要注意,如果天线盒内的引线太长、装制不当等都将得不到良好的双向方向图。试好后,插上直立天线,此时会在垂直天线棒的两个方向中的一个方向上声音更大,而另一个相反的方向上声音变得很小。声音大的方向,就是电台所在的方向。单向性在测向机的哪一面,与输入线圈绕法有关。如果不合要求,可以把线圈两头对调一下。(阎维礼)