無線測向簡介 5

1、無線測向簡介一 通信的演變與發(fā)展1 無線測向 一項(xiàng)軍體競技運(yùn)動(dòng) 在幾十幾平方公里內(nèi)，隱藏若干測向電臺(tái)： 區(qū)域內(nèi)地勢(shì)起伏，草木茂盛，便于藏物； 測向電臺(tái)間隔發(fā)射信號(hào)電波（如5部電臺(tái)，每臺(tái)發(fā)射1分鐘，靜默4分鐘）。 運(yùn)動(dòng)員：無線測向機(jī)、指北針和地圖，順序出發(fā)，按序找臺(tái)，用時(shí)最少者勝。 它是衡量智力、體力綜合能力的競技運(yùn)動(dòng)，不僅有速度、耐力，還要具備無線通信的相關(guān)知識(shí)，掌握測向設(shè)備的使用。 實(shí)驗(yàn)要求：了解原理（電磁波傳輸、測向機(jī)電路），實(shí)踐過程（焊裝、調(diào)試、測量和測向）。2 通信 起源 人類自形成群居的社會(huì)雛形之后，各群族之間在日常生活中需要彼此交換信息，比如：共同圍獵、祭祀、抵御自然災(zāi)害、戰(zhàn)爭等等

2、。 通信對(duì)于人類社會(huì)的形成、生存和發(fā)展過程具有重要作用，直至當(dāng)今。 要素 通信是遠(yuǎn)距離傳遞信息的過程 它包含兩個(gè)要素： 信息人對(duì)客觀事物的特征的描述。它有文字、語音、圖像、符號(hào)數(shù)字等等不同形式。 信息的傳遞方式載體：古代的信差、驛站，近代的火車、輪船、飛機(jī)等。 如今，通信一般指無線通信，即：以無線電波作為信息的載體、遠(yuǎn)距離傳輸信息的方式。 在通信的歷史發(fā)展過程中，信息的形式相對(duì)不變，信息的傳輸方式（或者說信息的載體）在不斷演變。3 無線通信的起源無線通信理論的奠基人是英國著名的理論物理學(xué)家麥克斯韋。十九世紀(jì)三十年代，麥?zhǔn)祥_始研究實(shí)驗(yàn)物理學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)已知的電學(xué)、磁學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在研究過程中，他

3、的三個(gè)特征：探索電與磁兩個(gè)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之間的關(guān)系引入法拉第關(guān)于場的概念運(yùn)用高等數(shù)學(xué)作為工具在研究了大量的電學(xué)、磁學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，尤其是電與磁這兩個(gè)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之間的相互關(guān)系之后，麥?zhǔn)咸岢隽艘粋€(gè)新的觀點(diǎn)：不僅一個(gè)變化的磁場能夠產(chǎn)生電場，而且一個(gè)變化的電場也能夠產(chǎn)生磁場。麥克斯韋在前人成就的基礎(chǔ)上，發(fā)展了法拉第的場的觀點(diǎn)，把有關(guān)電磁現(xiàn)象的諸多物理實(shí)驗(yàn)規(guī)律加以總結(jié)，提出了以麥克斯韋方程組為核心的新的理論體系（1876年，專著電磁場的波動(dòng)理論）。這個(gè)理論不僅能夠從理論上全面、深刻的闡述當(dāng)時(shí)已知的電磁現(xiàn)象，而且還預(yù)言了一個(gè)名曰電磁場的新的物質(zhì)。1888年，德國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家赫茲利用振蕩器、諧振器等實(shí)驗(yàn)裝

4、置，在實(shí)驗(yàn)室第一次產(chǎn)生了電磁波并且測量了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的客觀存在，以及它具有的特性。比如：電磁波有許多特征與光波相同，如它在空間和真空中傳輸?shù)乃俣扰c光波相同；它在傳輸過程中也會(huì)產(chǎn)生反射、折射、衍射偏振等現(xiàn)象。關(guān)于電磁波，一般大學(xué)物理教科書都有闡述。之后，各國的科學(xué)家開始了電磁波的應(yīng)用研究，特別是在無線通信領(lǐng)域。這是因?yàn)椋弘姶挪ǖ奶匦砸子诋a(chǎn)生，傳輸速度快、距離遠(yuǎn)，便于搭載信息。電路、電信號(hào)處理等相關(guān)理論和技術(shù)已比較成熟，使得電磁波作為信息的載體、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信成為可能。在這個(gè)時(shí)期，有兩位科學(xué)家做出了重大貢獻(xiàn)。1898年，俄羅斯工程師波波夫利用自行研制的一套簡陋的無線通信裝置

5、，指揮45公里以外的一艘破冰船，成功營救了一艘被困于北冰洋浮冰中的漁船。第二年，意大利人馬可尼實(shí)現(xiàn)了從英國的波爾圖到美國的鈕芬蘭、長達(dá)3200公里、橫跨大西洋的無線通信。從此，無線通信時(shí)代開始了。今天，無線通信領(lǐng)域的理論和應(yīng)用研究仍在發(fā)展。在科學(xué)技術(shù)的諸多領(lǐng)域中，無線通信領(lǐng)域的理論、應(yīng)用的研究與發(fā)展，是最具代表性的。它理論研究之深、應(yīng)用之廣、與人類生活關(guān)系之密切，成為當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。二 電磁波的產(chǎn)生與性質(zhì)1 電磁波的產(chǎn)生 如圖所示，一個(gè)已知的物理現(xiàn)象：一根直導(dǎo)體，旁邊一枚小磁針，恒定電流，電場，偏轉(zhuǎn)，磁場。假如交變電流（大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化），現(xiàn)象如何？按照麥克斯

6、韋的電磁場理論：設(shè)在空間某處存在一個(gè)變化的電場，那么在附近區(qū)域?qū)⒁鹨粋€(gè)變化的磁場。這個(gè)變化的磁場又會(huì)在較遠(yuǎn)的區(qū)域引起一個(gè)新的變化的電場，并且在更遠(yuǎn)的區(qū)域引起新的變化的磁場。這個(gè)變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)，以有限的速度向空間傳輸?shù)倪^程，稱為電磁波。從本質(zhì)上講，電磁波是變化的電場和變化的磁場相互激發(fā)、在空間波動(dòng)的過程。2電磁波的性質(zhì)電磁波是矢量波電磁波在空間沿給定的方向傳輸。它的電場分量E、磁場分量H和傳輸方向S三者呈右旋的三維正交的位置關(guān)系。并且，E和H都作正弦或余弦函數(shù)的周期性變化，在同一時(shí)點(diǎn)，兩者的周期、相位相同。在均勻媒介中，電磁波沿直線傳輸，傳輸速度取決于媒介的介電常數(shù)和

7、磁導(dǎo)率：V=1/。在真空中，電磁波的傳輸速度等于光速。電磁波的波長與頻率f的關(guān)系為：=v/f。電磁波是極化波極化是一個(gè)有序的過程，類似于磁化過程在磁場的作用下，磁疇的有序排列。極化波分為水平極化波和垂直極化波（電場方向與地平面的相對(duì)位置關(guān)系）。三 無線電波1 無線電波的劃分與主要用途劃分如表下，電磁波的各個(gè)波段中，無線電波是電磁波中頻率最低（或波長最長）的一段。電磁波波段分布名稱f可見光700m0.76m 4.29×10113.95×1014Hz紅外線0.76m0.4m 3.95×10147.5×1014Hz紫外線0.4m50A°7.5

8、5;10140.6×1014HzX射線50A°4.0×10-2A°0.6×10147.5×1019Hz無線電波的劃分與主要用途名稱長波中波短波米波分米波厘米波毫米波波長104-103m103-102m102-10m10-1m1-10-1m10-1-10-2m10-2-10-3m頻率30-300KHz300K-3MHz3-30MHz30-300MHz300M-3GHz3-30GHz30-300GHz用途通信、航海導(dǎo)航廣播廣播、電視電視、調(diào)頻廣播電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、其他專門用途電磁波是人類共享的公共資源。目前，全球有無線電方面的專業(yè)協(xié)會(huì)，負(fù)

9、責(zé)制定相關(guān)的法規(guī)、制度，協(xié)調(diào)各國科學(xué)、有序、合理地利用電磁波資源。各個(gè)國家也都有相應(yīng)的專業(yè)協(xié)會(huì)，負(fù)責(zé)管理本國的電磁波資源。目前，在無線電波中分配了三個(gè)專用頻段（波段）用于無線測向：頻率1.8-2.0MHz，波長166-150m，稱為160米波段測向；頻率3.5-3.6MHz，波長85.7-83.3m，稱為80米波段測向；頻率144-146MHz，波長2.08-2.05m，稱為2米波段測向。此次無線測向?qū)嶒?yàn)，采用80米波段測向。2 無線電波的傳輸方式無線電波的頻率（或波長）不同，在傳輸過程中表現(xiàn)的特性不同，因而采用的傳輸方式也不同。若以傳輸途徑劃分，有以下方式：地波無線電波沿地表傳輸。優(yōu)點(diǎn)：地表

10、一般恒定不變，不會(huì)產(chǎn)生傳輸?shù)臒o線電波因障礙物而反射、折射等，因而傳輸質(zhì)量穩(wěn)定。并且，長波有繞射能力，能夠克服一定高度的障礙物。缺點(diǎn)：傳輸過程中，無線電波會(huì)被地表吸收，造成載波功率衰減，因而傳輸距離有限（一般小于300Km）。天波無線電波沿空間電離層反射傳輸。距離地球表面60200Km高度，存在著被稱為空間電離層的區(qū)域。在磁區(qū)域內(nèi)，一部分氣體分子由于被高能量宇宙射線或其他天體輻射物轟擊，形成了一定數(shù)量帶正、負(fù)電荷的離子，游離于空間。它們能夠?qū)M(jìn)入?yún)^(qū)域內(nèi)的電磁波加以反射。實(shí)例：馬可尼的越洋通信。優(yōu)點(diǎn)：簡易的無線通信裝置即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線通信。缺點(diǎn)：在自然界，影響空間電離層中離子分布濃度的因素很多，

11、比如溫度、季節(jié)變化、各種高頻高能量的射線等等，因而通信質(zhì)量無法保證。直接波無線電波從發(fā)射端到接收端沿直線傳輸。限定條件：發(fā)射功率、發(fā)射塔高度、傳輸路徑上障礙物的高度、接收端的接收靈敏度等等。地面反射波無線電波發(fā)射、被地面反射后接收。雷達(dá)，航空物探。四 天線1 天線的特點(diǎn)天線是無線通信系統(tǒng)的重要組成部分之一。它有如下特點(diǎn)：天線是能量轉(zhuǎn)換器在發(fā)射端，系統(tǒng)將需要傳輸?shù)男畔⑷鐝V播電臺(tái)的音頻信號(hào)、電視臺(tái)的圖像和伴音信號(hào)等變換成為低頻、小功率的信號(hào)。同時(shí)，產(chǎn)生高頻、大功率的載波，作為傳輸信息的載體。然后，將信號(hào)調(diào)制在載波上，經(jīng)由發(fā)射天線向空間發(fā)射。此時(shí)，天線的作用是將發(fā)射端產(chǎn)生的高頻電能轉(zhuǎn)換成為高頻電磁能

12、，向空間發(fā)射。在接收端，接收天線接收空間傳輸?shù)臒o線電波，之后轉(zhuǎn)換成為高頻電能，提供給接收端。然后系統(tǒng)按照工程要求，對(duì)信號(hào)作一系列處理，變成需要的形式。高頻電能高頻電磁能天線具有可逆性一根既定材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、幾何形狀、尺寸的天線，置于發(fā)射端，它就是發(fā)射天線；置于接收端，它又是接收天線。天線有很強(qiáng)的方向性天線接收空間傳輸?shù)臒o線電波時(shí)，只有在發(fā)射端方向上接收的無線電波信號(hào)最強(qiáng)。2 直立天線直立天線用于發(fā)射和接收垂直極化波。它的優(yōu)點(diǎn)：可以發(fā)射、接收頻率范圍很寬的無線電波，結(jié)構(gòu)簡單，便于制作，架設(shè)方便。，直立天線廣泛應(yīng)用于無線通信。3 磁性天線磁性天線用于接收垂直極化波。結(jié)構(gòu)磁性天線由磁體、線圈和引線組成。

13、磁體采用軟磁鐵氧體。它導(dǎo)磁率高，磁阻小，磁轉(zhuǎn)換率高。作用磁性天線將接收的無線電波中的磁場分量轉(zhuǎn)換成為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，提供給信號(hào)處理電路。磁性天線具有很強(qiáng)的方向性收音機(jī)的接收天線之一是磁性天線。手持收音機(jī)，不改變音量，原地緩慢旋轉(zhuǎn)，改變方向，收聽到的聲音音量會(huì)隨著方向不同而變化。磁性天線具有方向性的原理。磁場分量方向圖（8字形），電場分量方向圖（圓形），復(fù)合方向圖（心臟瓣形）五 無線測向機(jī) 1 組成 無線測向機(jī)是具有很強(qiáng)的方向性的無線接收機(jī)。它能夠根據(jù)所接收的無線電波信號(hào)確定發(fā)射系統(tǒng)在空間的準(zhǔn)確位置。測向機(jī)由接收天線、電路和終端指示器組成。它們具有以下功能：接收天線應(yīng)當(dāng)具有很強(qiáng)的方向性，能夠接收空間

14、傳輸?shù)臒o線電波，將其高頻電磁能轉(zhuǎn)換成為高頻電能，提供給電路。電路能夠?qū)⒔邮盏男盘?hào)按照技術(shù)要求作一系列處理，主要是放大、解調(diào)、選頻、濾波、功率放大等。終端指示器它能夠?qū)⒔?jīng)過處理后的信號(hào)變?yōu)樾枰男问捷敵觥? 性能要求具有很強(qiáng)的方向性（弱信號(hào)區(qū)和強(qiáng)信號(hào)區(qū)）終端指示器要能夠真實(shí)的反映所接收信號(hào)的特征（頻率、強(qiáng)弱、方向、距離等等）3 PJ-80型無線測向機(jī)普及型無線測向機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)合理、簡單，調(diào)試方便，工作穩(wěn)定，易于制作，成本低，有很好的性價(jià)比。電路組成方框圖超外差工作方式無線接收系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)（譬如增益、幅頻特性、線性度等）是接收信號(hào)的頻率的函數(shù)。電路設(shè)計(jì)者：接收信號(hào)頻段窄、甚至單一頻點(diǎn)，系統(tǒng)無法兼顧高、中、低頻，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)試復(fù)雜。使用者：希望可收電臺(tái)、可看頻道多，即接收信號(hào)的頻帶越寬越好。解決這一對(duì)矛盾的方