無線電定向原理的簡易應用

摘 要：本文主要介紹了無線電在當今社會中的重要地位，ADF無線電測向的原理，并將測向原理與超外差收音機相結合，制作出具有定向功能的接收機。

關鍵詞：無線電測向；ADF；超外差收音機

1 無線電波的傳播方式

無線電波的傳播途徑，主要可以分為以下四種：天波——由空間電離層反射而傳播；地波——沿地球表面傳播；直射波——由發射臺到接收臺直線傳播；地面反射波——經地面反射而傳播。本文中的無線電測向，利用地波在均勻媒介質（如空氣）中，沿直線傳播的特性來確定電臺方位。

2 ADF自動定向機

2.1 ADF背景知識與系統組成

自動定向機（ADF）是一種主要應用于民航業無線電導航設備。它使用來自地面站的調幅（AM）信號來計算ADF地面站相對于飛機縱軸的方位。

ADF系統由兩部分組成分別是地面發射臺和機載設備。地面電臺有兩種：NDB（或稱為歸航臺）——190～550 kHz；標準中波廣播電臺——550～1750 kHz。機載設備一般包括定向接收機、控制盒、方位指示器、環形天線和垂直天線。本文的接收機系統選用與ADF定向相同的地面波，降低衰減度。

2.2 ADF工作原理

ADF天線接收來自地面站的電磁信號。其中垂直天線接收信號的電場分量，接收信號的大小和方向是恒定的，其方向性圖是一個圓；環形天線接收地面站信號的磁分量，接收信號具有方向性，在360°不同方向上接收信號的大小和方向（極性）都不同，它的方向性圖是一個8字形。合理選擇環形天線和垂直天線的尺寸和安裝位置，使其接收信號的方向性圖正確疊加，則可以得到一個心形方向性圖，如圖1：

ADF接收機利用心形方向性圖的最小值點進行定位，即啞點定位，但在360°方位上，存在兩個啞點，所以為了實現唯一定位，在ADF接收機中利用低頻信號對環形天線進行調制，使其周期性反相，從而實現了定向的唯一性。

3 收音機環形天線定向性

3.1 收音機定向系統結構圖

ADF自動定向機性能穩定，在民航領域已經相當成熟。參照ADF自動定向機，對超外差收音機開展簡易改裝，實現定向功能，增加趣味性。在完成超外差收音機的基礎上能夠尋找到電臺的方向，完成自動定向功能。

（1）混頻輸出465k中頻廣播信號，經中放，檢波，低放，功放后輸出音頻信號，成功收聽中頻調幅廣播電臺信號。

（2）混頻輸出465k中頻廣播信號濾出低頻信號，利用環形天線的磁棒指向電臺方向時，接收機接收信號強度為零的原理，經過放大、整流和電壓采樣來辨識電臺方向。

3.2 系統功能

該項目分為檢測單元和控制單元兩部分。檢測部分完成AM調幅廣播電臺的信號接收，并將音頻信號放大，經過整流濾波，對輸出電壓進行A/D轉換，送到單片機處理。控制部分完成天線的方向控制，當單片機檢測到檢測部分輸出的電壓后，單片機來控制步進電機的運動從而帶動天線轉動，當天線指向電臺方向時，單片機采樣電壓為零，電機停止轉動，指針的指向為電臺方向。

3.3 收音機定向系統測試

以正西方向為正方向，對實物模型的進行測量，測試數據如表1：

濱海廣播電臺臺址：天津市和平區衛津路143號天津廣播電視國際新聞中心

3.4 測試分析

（1）直流電機產生的電磁波輻射對環形天線產生很大的干擾，嚴重降低了接收機的信噪比，從而降低系統測試性能。

（2）電源變換過程中，會產生較強的電磁干擾（EMI），EMI信號具有幅度大、頻率范圍寬等特點，EMI信號經傳導和輻射會嚴重影響接收機性能的測試。

針對形成電磁干擾的三要素：干擾源、傳播途徑和受擾設備。可采用屏蔽、接地和濾波等技術抑制干擾源、切斷電磁干擾的傳播途徑來消除干擾。

4 結語

參考飛機ADF定向機原理，將民航飛機的定位原理應用于定位廣播電臺上，設計對廣播電臺的定位設備，完成一套中波調幅廣播電臺信號的接收裝置，能收聽中波調幅廣播電臺節目，并指明廣播電臺的方位。

參考文獻：

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