无线电测向机的制作.doc

无线电测向机的制作一、 无线电原理时间：9月3日上午9:0011:30 无线电波是电磁波的一种，是由交变的电场与磁场交替产生并以有限速度向空间传输的过程。无线电波是电磁波中波长最长，频率最小的，频率在103MHz1013MHz之间，通常用于通信、广播、电视、雷达等。无线电波的传输方式包括天波、地波、直接波、反射波和卫星传输。地波传输稳定，但可传输距离短，能量损耗大；天波可以传输超远距离，但不稳定。现在广泛使用的是直接波的传输方式。天线是一种能量转换器，可以实现电能与电磁能的相互转换，并且具有可逆性，既可以做发射器，也可以做信号的接收器。天线具有很强的方向性，直立天线接收垂直极化波，磁性天线接收水平极化波。磁性天线由磁体、线圈和引线组成，其中磁体是软磁铁氧体。无线电测向机是具有强方向性的无线接收机，由天线系统、电路系统和终端指示器组成。天线系统包括直立天线和磁性天线，磁性天线用于确定磁场方向，再由直立天线确定电场方向，组合起来就可以确定信号源的位置。天线系统的接收方式是超外差式，既通过接收到的输入信号减去本机振荡，得到所需要的信号。我们所要制作和使用的测向机是PJ-80型无线测向机，它具有工作稳定、调试方便、结构简单、性价比高等特点。二、 实验目的本次电子实习的目的，是进行无线电测向机的制作、调试，用调试好的测向机进行信号的搜寻以及对所收到的信号进行分析处理。从中掌握测向机的基本制作和调试过程，并感受实地侧向的过程。三、 焊接过程时间：9月3日下午2:003:45，9月4日上午9:0010:00在电路板的焊接之前，首先要了解电路的工作原理。电路包括高频放大电路、差拍检波电路、可调差拍振荡电路、低频放大电路、功放芯片以及天线和耳机七部分组成。耳机作为终端指示器，振荡电路则是在做信号“减法”的时候十分关键的一步。电路中，三个三极管的作用也十分重要，是保证电路正常运行的关键。电路的核心是芯片LM386。焊接中也有许多需要注意的问题。首先，应该将烙铁先接触焊盘，然后放上焊锡，焊锡的用量不能太多，会造成焊锡的浪费，也不能太少，会造成虚焊，虚焊将对以后的调试过程带来很大的麻烦。要先取下焊锡，再放开烙铁。标准的焊接形状应该是光亮的圆锥形。正式开始焊接时，首先要对对应的电阻进行测量，确定阻值是否正确，再将其焊接在电路板的对应位置。刚开始焊接有一些不适应，经过一段时间渐渐进入了状态。我们先将所有的电阻焊在了电路板上，之后又完成了部分电容的焊接。在焊二极管的时候要格外小心，黑色的部分对应二极管的负极，因为二极管是有方向性的，如果焊反，电路将无法导通。三个二极管外形极其相似，如果不注意，很容易搞错位置，这样电路也是无法工作的。然后，我们两个人配合，从之前已经焊接好的电路板上取下我们所需要的对应元件（电容），重新焊接在我们自己的电路板上。焊接的整个过程比较顺利，很快我们就将所有的元件都焊接完毕，经过老师的检查，合格后就可以进入下一阶段的调试了。四、 调试时间：9月4日上午10:00下午4:00调试阶段可以说是整个实习过程中最耗费时间的阶段，老师开放了一个电台，我们要通过对双绕组变压器T2的调节，搜寻到电台，再调节T1找到接收信号的极值点。首先，我们将焊接好的电路板接到测向机机壳中，装好电池，然后要对四个静态工作点VD3、R3、R9、R12两端的电压进行测量，达到标准范围才可以进行进一步调试。测量过程中，首先由于电池电量的问题，VD3两端的电压一直偏小，为2.87V左右，达不到规定的3.5V4.4V。更换了电池之后，电池电压在5.9V左右，测量到的静态工作点电压如下表：静态工作点VD3R3R9R12测量电压4.20V0.03V2.90V2.40VVD3、R9、R12两端的电压均在标准范围内，但R3两端的电压一直很小，而且有时甚至为零。检查了焊接点以后也并未发现问题，于是我去向老师请教。老师让我测量了R7两端电压，以及三极管V1三个引脚的电压，进过测量，R7电压为0.53V，V1三个引脚的电压分别为e：0.0V，b：0.03V，c：4.17V。可是测量之后仍然没有发现问题的所在。之后，我尝试调整了一下R3的焊接，然后又对T2进行了调节，终于听到了电台的滴滴声，但是杂音很大，而且信号很不稳定，时有时无。在拆卸直立天线的时候，由于螺丝刀不小心碰到了R7一端的引脚，引起了短路，导致R7发热。最终，也没能自己调试好，只能去请教老师。老师帮我做了细致的检查，而且还重新焊接了几处引脚，可仍然没有修好。最后，由于不明原因，我的无线电测向机没有能够正常的接收信号，所以之后的实验只能使用备用机完成。五、 整机测试时间：9月5日上午9:0011:30完成了调试工作就要进行测向机的整机测试了。我们要使用信号发生器和示波器来完成对测向机性能的测试。首先要调节信号发生器的频率和幅度，先将幅度定为100V，在不同的频率下调节测向机的RP2旋钮，直到听到清晰悦耳的声音后，观察不同频率下接收到的信号的图像和幅值并记录。之后，需要测试测向机的灵敏度。将信号的幅度定为10V，然后再测试不同频率的信号，观察测向机接收到信号的强弱，从而测试测向机的灵敏度。测试结果记录如下表：表：幅度为100V时频率（MHz）3.453.503.513.523.533.54幅值（mV）28.0315352364355305 3.553.563.573.583.593.603.6524818214913510785.965.0表2：幅度为10V时频率（MHz）3.503.553.60幅值（mV）42.126.820.4统计表如下： 经过对数据结果的分析发现，频率在3.52MHz时，所接收到的信号幅值最大，不同频率的幅值基本符合正态分布，而在频率3.45MHz和3.65MHz时，收到信号的幅值较小，这与之前的理论结果是一致的。在测向机灵敏度的测试中，所得数据的值相对较小，测向机收听到的声音也比较微弱，说明我们制作的测向机的灵敏度并不是很高，遇到较低幅度的信号时，接收效果不是十分理想。在得到的三个数据中，3.50MHz时信号幅值最大，之后两个频率下幅值递减。并且在观察示波器时，信号图像也不是很稳定，有一定的波动，说明测向机的性能还不是很好，接收信号的稳定性不强。 通过今天的整机参数的测试，我们对自己的测向机性能有了初步的认识，了解到了测向机的一些不足。六、 外训时间：9月6日上午9:0010:00完成了无线电测向机的调试和性能测定，就要开始实地的演练了。老师将一个电台放在室外的某个地方，我们则需要通过测向机的指示，判断出电台的方向，从而确定出电台的具体位置，最终找到电台。外训时，要将测向机直立放置，让无线电波通过磁性天线的横截面，找到信号最强的方向，之后要按下“单向”按钮，利用直立天线接收到的电场信号，确定信号源是在所处位置的正前方还是正后方，信号加强的则是正前方，减弱的则是正后方。最终就可以准确的确定信号的方位，从而找到电台。外训中我使用的仍然是备用机，所以接收到的信号非常清晰，在距离信号源十米以外仍然可以听见很清晰的滴滴声，并且发现在正对电台的方向，信号非常强，而稍微转过一个小角度后，就可以感觉到信号有所减弱，这样就可以很精确的定位电台的位置。不过加入直立天线后，效果并不是十分明显，信号没有明显的增强或减弱。今天的外训是为了明天的实地搜索做准备，先调试好，熟悉户外的环境，明天就可以顺利的找到电台。七、 电台搜寻时间：9月7日上午9:0010:30 经过了四天的焊接制作、调试、整机测试以及外训，终于进入了本次电子实习的最后阶段实地电台搜寻。首先由老师将四个不同频率的电台藏在校园的某个角落，然后我们通过使用自己制作的无线电测向机调节频率，在十分钟内找到对应的电台，并且用电台处的打卡机在老师发给我们的纸片上打孔记录。开始搜索第一个电台，我们听到的是“哒哒 哒哒哒”的声音，在原地改变不同方向，确定声音最大的方向，然后根据直立天线的指示，判断出正对的方向后，就向该方向跑去。很快，便找到了第一个电台，位置在物理实验中心前的石凳下。打卡后，改变测向机的频率，开始寻找下一个电台。这次的声音是“滴 滴滴滴滴”，方向大概在理教的前方，竹林的方向。可是来到竹林，明明听到的声音很响亮，可是却找不到电台。这时，我发现电台藏在很隐蔽的竹林中，加上电台放在迷彩的包里，真的很难分辨，也不得不佩服老师藏电台的高明。又成功的找到一个电台以后，我们的兴趣更加浓厚了，决定把剩下的两个电台也一起找到。可是很快我们发现，剩下的两个电台信号比之前的要弱，而且一直受到第一的电台的干扰，很难确定具体的方位，而且十分钟的搜索时间已经到了，我们只能把打卡的纸条交给老师。但是不甘心的我们还是决定把剩下的两个台都找到。绕着操场奔跑寻找电台的过程真的充满了乐趣，探索的兴奋，寻找的刺激，让我们真正感受到了实践的快乐。在操场上军训的学弟学妹们都向我们投来好奇的目光。虽然到最后我都没能找到最后两个台，但是却收获了快乐。就在这样快乐的“寻宝”中，我们为期五天的无线电测向机电子实习画上了完美的句号。期间虽然有困难，有失落，但更多的是快乐与收获。八、 总结与感想经过五天的电子实习，我们学习了无线电波原理，无线电测向机的基本原理，以及无线电测向机的制作，自己亲手焊接电路板，调试机器，并且做了整机性能的测试，最后还用自己做的测向机实际寻找了电台。在这个过程中，我们遇到了很多预想不到的困难，原本认为很简单的焊接，也出现了很多小问题，调试过程更是一项考验耐心与技术的任务。但是，我们还是从中找到了很多乐趣，也学习到许多知识与技能。尤其是当我们拿着自己的测向机找到了电台的时候，那种喜悦之情是无法言喻的。实践是最好的老师，它教会我们的不仅是书本上的知识，还有许多书本上学习不到的东西，它还可以让我们明白许多深刻的道理，在快乐中学习与成长。通过亲自体验整个过程，我们明白了任何一个看似简单的过程，都可能出现许多未知的问题，任何一个微小的细节，都可以决定结果的成败。只有耐心、细心与信心，才能做出最好的成品。这次电子实习，既提高了我们的动手能力，又让我们学到许多电学方面的知识，不仅为以后的学习奠定了基础，也给我们上了生动的一课。希望今后还可以多参加这样的电子工艺实习，让我们有更多的机会，可以自己动手完成一项仪器的制作，并且用自己做的仪器进行测量与演练，这样既可以学习到理论知识，又可以从中发现许多乐趣，寓教于乐，学习效果一定会大大提高。最后，也要特别感谢我们的老师，为我们耐心解答焊接和调试中的各种问题，为了给我们修好电路板的问题，连午饭都没有吃，水也没有喝一口，甚至还留在学校里很晚都不能回家，真的非常感动。谢谢老师的付出，老师您辛苦了。九、 小建议对这次的无线电测向机的电子实习，我还有一些小建议，希望可以让以后的实习课程更加生动，可以让同学们有更大的兴趣，让大家更加积极的参与到实践的过程中去，也可以学习到更多。首先，在同学们完成焊接以后，可以给同学们提供示波器，让他们可以自己坚持振荡电路是否振荡，从而检查出一些焊接上的问题，而不用都去寻找老师，这样可以提高工作效率，也可以帮老师减少工作量。其次，可以对测向机本身做一些改进。如加上指示灯，来判断信号的强弱级别。或者安装方向指针，在发现多个信号源的时候，可以分别指出不同信号源的位置，实现同时寻找多个电台的目的，可以提高寻找电台的效率，又不会因为多个电台而相互干扰