使用方便的80米波段测向机

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一部好的无线电测向机,除了要有优良的电性能外,还应有良好的运动特性(包括运动中携带使用方便,结构牢固,性能稳定等),同时要尽可能使制作方便、调试简单、维修方便。根据上述要求,我设计了一部体积小巧的测向机,经在市郊丘陵地带使用,距80米信号源12公里处仍可清晰收到信号。在接近信号源地区,只要使用得当,距信号源1米处,仍有明显的单、双向哑点听辨特性。下面介绍一下这部测向机原理及制作经验。

电路原理

整机电路见图1。它由天线输入回路、级联高放、混频、本振、二级中放、差拍振荡、差拍检波、前置低放、集成功效等部分组成。磁性天线线圈L与电容C\(_{1}\)、C2组成输入调谐回路,谐振频率调在中心频率3.55MHz上。线圈L的初级用多股漆包线绕成对称天线(绕制方法与上期发表的集成电路测向机相同),线圈中心抽头接地。谐振电容容量较大,其优点是可展宽频带(一般80米测向机要求工作频带宽度为3.5~3.6MHz),并且可改善高低端灵敏度的不均匀性。

图1
图1 🔍原图 (1849×909)

BG\(_{1}\)、BG2组成共射、共基级联高放及混频电路。这种电路高放与混频之间没有设调谐回路,可简化调试手续,提高电路的可靠性。由于BG\(_{2}\)是共基极接法,输入阻抗很低,所以这一级电路稳定性能好。虽然电压增益较低,但由于信噪比优良,相对说来灵敏度并不低,而且动态范围很大,很适合作为测向机的高放电路。

BG\(_{3}\)振荡管也是共基极接法。为了在测向过程中能快速准确地捕捉信号,振荡回路中采取了展宽频带的措施。即将C8的容量加大至270p,同时适当减小调谐电容器C\(_{1}\)0的容量,并适当减小B1初级线圈的电感量。这样改动以后,还能使频率刻度比较均匀、调谐方便,同时对减小人体感应,提高该级的工作稳定性有好处。本振信号经过电阻R\(_{6}\)后与BG1输出的接收信号混合在一起,共同经C\(_{5}\)、R5后加到BG\(_{2}\)的发射极,经过混频后由B2输出中频信号。这里需注意,由于本机差拍振荡频率(由BG\(_{7}\)管等担任)已固定在465kHz,故中频频率必须调在比465kHz低或高1kHz左右的频率上,即464kHz或466kHz。否则检波后无法输出1000Hz的音频信号。

BG\(_{4}\)是一中放,W是手动增益电位器,也是BG4的下偏流电阻。调节W阻值大小,即可控制该级的增益及整机的音量大小。二中放由BG\(_{5}\)、BG6组成的共射、共基级联电路构成。该级增益很高,动态范围很大,电路稳定不易自激。BG\(_{6}\)采用PNP管,B4可不要次级线圈,而将初级线圈下端直接接地。二极管D\(_{1}\)直接接到BG6的集电极。这样做的好处是既可提高检波后的电压值又简化了电路。

考虑到测向机选择性的好坏不是主要指标,为了保证高、中频各级电路工作的稳定性,各级谐振回路里的电容均取值较大,同时中频变压器采用低抽头方式,这样可使得当晶体管参数发生变化时,整机仍能较稳定地工作。为了使本机在电源电压稍低时能正常工作,高放、混频、本振、二中放的基极偏置电压由D\(_{2}\)、D3二极管稳压后供给。

差拍振荡器由BG\(_{7}\)、二端陶瓷滤波器、电容器C25、C\(_{26}\)等元器件组成。这种利用压电效应产生振荡的电路具有简单、稳定的特点。振荡器产生465kHz的等幅信号经C23加到BG\(_{6}\)的发射极,由于中频频率已调在和465kHz差约1kHz的频率上,所以经D1差拍检波后能输出约1kHz的音频信号。设置BG\(_{8}\)前置低放的目的是进一步提高接收弱信号的能力,扩大动态范围。本机末级采用集成功放电路。

元件选择

BG\(_{1}\)选用低噪声高频管CG30,β值为30~40;BG8必须选用低噪声管,如3DM3,β值为300左右。对其余几只晶体管无特殊要求。集成功放块采用SL33。高、中频回路里的谐振电容均用云母电容器,C\(_{25}\)、C26可用涤纶电容器。各旁路电容选用独石电容。电阻除了R\(_{1}\)最好选用碳质实心无感电阻外,其余最好选用1/8W金属膜电阻。天线磁棒用φ10×100mm短波磁棒。β1用10×10mm短波振荡线圈改制。B\(_{2}\)3\(_{4}\)用φ10×10mm中频变压器改绕,所有电感的绕制数据见附表。直立天线用φ6×7节拉杆天线。调谐电容用CBM-2C型薄膜小型双联改制,方法是:小心撬开防尘罩,细心将振荡联拆去一片定片,二片动片,再细心组装好。天线联可空着不用,改装后振荡联的Cmax约38PF。K\(_{1}\)、K2用超小型单刀单掷拨动开关。

图2
图2 🔍原图 (1820×568)

制作与调试

图3
图3 🔍原图 (1840×847)

整机印刷电路板见图2(比例为1∶1)。测向机方向性的好坏,关键在天线部分。本机因体积较小,机壳厚度仅2Cm,磁性天线与机壳屏蔽层靠得很近,为了提高天线的Q值,初级线圈用φ0.07×28股纱包线分两组对称绕在磁棒两头,中心接点直接焊在机壳上。天线次级线圈用同号线绕在磁棒中心,绕好后可用Q表分别测试初级两部分线圈的电感量,要求尽可能相同或接近,否则会出现测向时的定向偏差。磁性天线直接固定在机壳上,其结构及尺寸见图3。

图4
图4 🔍原图 (904×629)

机壳是用环氧玻璃纤维铜箔板制作的,与制作全金属壳相比,取材容易,制作简单,适合于业余自制。制作方法是:先按图3尺寸下好料,将敷铜面朝里,拼接处用锉刀加工成45度角,用45瓦烙铁焊接而成。焊接时动作要快,以免将机壳烫坏。整机各元器件的焊接加工,要保证工艺良好,结构牢靠,防止虚焊。

整机调整时,应先调整各级的偏置电阻,使各级的工作点电流达到如图1所示的数值。低放部分只要元件完好,一般不需调整,插上耳机,用螺丝刀碰触BC\(_{8}\)的基极,耳机中能听到响亮的“喀喀”声即可。

调试中、高频电路前,应先用0.01μF的电容并接在R\(_{24}\)两端,使差拍振荡器停振。中频部分的调试办法是:用高频信号发生器从BG1的基极输入464kHz或466kHz调幅信号,调节W,使BG\(_{4}\)增益最大,此时耳机中应有约1kHz信号的叫声,反复调节B2\(_{3}\)4的磁芯,使耳机中的声音最大为止。

本振电路的调试方法是:高频信号仍然从BG\(_{1}\)基极注入,此时信号源的频率先不必调在3.55MHz上,将调谐电容C10的旋柄旋在中间位置,然后缓缓调节信号源的频率,直到从耳机中能听到叫声。此时如果信号源频率大于3.55MHz,说明B\(_{1}\)的电感量偏小,反之则是电感量偏大。再将信号源的频率准确调在3.55MHz上,调节B1磁芯,使音量最大。然后分别测出C\(_{1}\)0容量最小和最大时的频率,即是本机的接收频率范围,约为3.48~3.62MHz。

调试天线回路时,可用信号发生器作发射天线,发出3.55MHz调幅信号,反复调C\(_{1}\)的容量,使耳机中的声音最响即可。差拍振荡电路一般不需调整,拆掉原临时焊上去的0.01μF电容即可正常工作。

整机调试好以后,可在周围没有高压线的空旷地带测试其方向特征。将80波段信号源的发射天线垂直架设,开启电源发讯。测向机插上耳机,旋动调谐钮,使测向机收到信号。调节W使音量适中,要求测向机无论离发射天线远近,双向哑点(小音量)应始终准确指向发射天线,在离发射天线数米处合上K\(_{2}\)衰减输入信号,将测向机逐渐靠近或离开发射天线时,音量应有明显变化。测单向时要将测向机离开发射天线10米左右,先用15KΩ微调电阻代替R1,合上K\(_{1}\)将直立天线拉出,试听两个大音面的音量差别,调整R1阻值,使两个面的音量差别最大,调整合适后将R\(_{1}\)换成阻值相近的固定电阻即可。此时声音最响的面(朝向发射天线)即为大音面。(霍育满)