无线测向简介 5

1、无线测向简介一 通信的演变与发展1 无线测向 一项军体竞技运动 在几十几平方公里内，隐藏若干测向电台： 区域内地势起伏，草木茂盛，便于藏物； 测向电台间隔发射信号电波（如5部电台，每台发射1分钟，静默4分钟）。 运动员：无线测向机、指北针和地图，顺序出发，按序找台，用时最少者胜。 它是衡量智力、体力综合能力的竞技运动，不仅有速度、耐力，还要具备无线通信的相关知识，掌握测向设备的使用。 实验要求：了解原理（电磁波传输、测向机电路），实践过程（焊装、调试、测量和测向）。2 通信 起源 人类自形成群居的社会雏形之后，各群族之间在日常生活中需要彼此交换信息，比如：共同围猎、祭祀、抵御自然灾害、战争等等

2、。 通信对于人类社会的形成、生存和发展过程具有重要作用，直至当今。 要素 通信是远距离传递信息的过程 它包含两个要素： 信息人对客观事物的特征的描述。它有文字、语音、图像、符号数字等等不同形式。 信息的传递方式载体：古代的信差、驿站，近代的火车、轮船、飞机等。 如今，通信一般指无线通信，即：以无线电波作为信息的载体、远距离传输信息的方式。 在通信的历史发展过程中，信息的形式相对不变，信息的传输方式（或者说信息的载体）在不断演变。3 无线通信的起源无线通信理论的奠基人是英国著名的理论物理学家麦克斯韦。十九世纪三十年代，麦氏开始研究实验物理学科领域内已知的电学、磁学的物理实验现象。在研究过程中，他

3、的三个特征：探索电与磁两个物理实验现象之间的关系引入法拉第关于场的概念运用高等数学作为工具在研究了大量的电学、磁学的物理实验现象，尤其是电与磁这两个物理实验现象之间的相互关系之后，麦氏提出了一个新的观点：不仅一个变化的磁场能够产生电场，而且一个变化的电场也能够产生磁场。麦克斯韦在前人成就的基础上，发展了法拉第的场的观点，把有关电磁现象的诸多物理实验规律加以总结，提出了以麦克斯韦方程组为核心的新的理论体系（1876年，专著电磁场的波动理论）。这个理论不仅能够从理论上全面、深刻的阐述当时已知的电磁现象，而且还预言了一个名曰电磁场的新的物质。1888年，德国实验物理学家赫兹利用振荡器、谐振器等实验装

4、置，在实验室第一次产生了电磁波并且测量了相关的实验数据。这个实验证明了电磁波的客观存在，以及它具有的特性。比如：电磁波有许多特征与光波相同，如它在空间和真空中传输的速度与光波相同；它在传输过程中也会产生反射、折射、衍射偏振等现象。关于电磁波，一般大学物理教科书都有阐述。之后，各国的科学家开始了电磁波的应用研究，特别是在无线通信领域。这是因为：电磁波的特性易于产生，传输速度快、距离远，便于搭载信息。电路、电信号处理等相关理论和技术已比较成熟，使得电磁波作为信息的载体、实现远距离通信成为可能。在这个时期，有两位科学家做出了重大贡献。1898年，俄罗斯工程师波波夫利用自行研制的一套简陋的无线通信装置

5、，指挥45公里以外的一艘破冰船，成功营救了一艘被困于北冰洋浮冰中的渔船。第二年，意大利人马可尼实现了从英国的波尔图到美国的钮芬兰、长达3200公里、横跨大西洋的无线通信。从此，无线通信时代开始了。今天，无线通信领域的理论和应用研究仍在发展。在科学技术的诸多领域中，无线通信领域的理论、应用的研究与发展，是最具代表性的。它理论研究之深、应用之广、与人类生活关系之密切，成为当今社会科学技术发展的主要方向之一。二 电磁波的产生与性质1 电磁波的产生 如图所示，一个已知的物理现象：一根直导体，旁边一枚小磁针，恒定电流，电场，偏转，磁场。假如交变电流（大小和方向都随时间作周期性变化），现象如何？按照麦克斯

6、韦的电磁场理论：设在空间某处存在一个变化的电场，那么在附近区域将引起一个变化的磁场。这个变化的磁场又会在较远的区域引起一个新的变化的电场，并且在更远的区域引起新的变化的磁场。这个变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远，以有限的速度向空间传输的过程，称为电磁波。从本质上讲，电磁波是变化的电场和变化的磁场相互激发、在空间波动的过程。2电磁波的性质电磁波是矢量波电磁波在空间沿给定的方向传输。它的电场分量E、磁场分量H和传输方向S三者呈右旋的三维正交的位置关系。并且，E和H都作正弦或余弦函数的周期性变化，在同一时点，两者的周期、相位相同。在均匀媒介中，电磁波沿直线传输，传输速度取决于媒介的介电常数和

7、磁导率：V=1/。在真空中，电磁波的传输速度等于光速。电磁波的波长与频率f的关系为：=v/f。电磁波是极化波极化是一个有序的过程，类似于磁化过程在磁场的作用下，磁畴的有序排列。极化波分为水平极化波和垂直极化波（电场方向与地平面的相对位置关系）。三 无线电波1 无线电波的划分与主要用途划分如表下，电磁波的各个波段中，无线电波是电磁波中频率最低（或波长最长）的一段。电磁波波段分布名称f可见光700m0.76m 4.2910113.951014Hz红外线0.76m0.4m 3.9510147.51014Hz紫外线0.4m50A7.510140.61014HzX射线50A4.010-2A0.61014

8、7.51019Hz无线电波的划分与主要用途名称长波中波短波米波分米波厘米波毫米波波长104-103m103-102m102-10m10-1m1-10-1m10-1-10-2m10-2-10-3m频率30-300KHz300K-3MHz3-30MHz30-300MHz300M-3GHz3-30GHz30-300GHz用途通信、航海导航广播广播、电视电视、调频广播电视、雷达、导航、其他专门用途电磁波是人类共享的公共资源。目前，全球有无线电方面的专业协会，负责制定相关的法规、制度，协调各国科学、有序、合理地利用电磁波资源。各个国家也都有相应的专业协会，负责管理本国的电磁波资源。目前，在无线电波中分配

9、了三个专用频段（波段）用于无线测向：频率1.8-2.0MHz，波长166-150m，称为160米波段测向；频率3.5-3.6MHz，波长85.7-83.3m，称为80米波段测向；频率144-146MHz，波长2.08-2.05m，称为2米波段测向。此次无线测向实验，采用80米波段测向。2 无线电波的传输方式无线电波的频率（或波长）不同，在传输过程中表现的特性不同，因而采用的传输方式也不同。若以传输途径划分，有以下方式：地波无线电波沿地表传输。优点：地表一般恒定不变，不会产生传输的无线电波因障碍物而反射、折射等，因而传输质量稳定。并且，长波有绕射能力，能够克服一定高度的障碍物。缺点：传输过程中，

10、无线电波会被地表吸收，造成载波功率衰减，因而传输距离有限（一般小于300Km）。天波无线电波沿空间电离层反射传输。距离地球表面60200Km高度，存在着被称为空间电离层的区域。在磁区域内，一部分气体分子由于被高能量宇宙射线或其他天体辐射物轰击，形成了一定数量带正、负电荷的离子，游离于空间。它们能够对进入区域内的电磁波加以反射。实例：马可尼的越洋通信。优点：简易的无线通信装置即可实现远距离无线通信。缺点：在自然界，影响空间电离层中离子分布浓度的因素很多，比如温度、季节变化、各种高频高能量的射线等等，因而通信质量无法保证。直接波无线电波从发射端到接收端沿直线传输。限定条件：发射功率、发射塔高度、传

11、输路径上障碍物的高度、接收端的接收灵敏度等等。地面反射波无线电波发射、被地面反射后接收。雷达，航空物探。四 天线1 天线的特点天线是无线通信系统的重要组成部分之一。它有如下特点：天线是能量转换器在发射端，系统将需要传输的信息如广播电台的音频信号、电视台的图像和伴音信号等变换成为低频、小功率的信号。同时，产生高频、大功率的载波，作为传输信息的载体。然后，将信号调制在载波上，经由发射天线向空间发射。此时，天线的作用是将发射端产生的高频电能转换成为高频电磁能，向空间发射。在接收端，接收天线接收空间传输的无线电波，之后转换成为高频电能，提供给接收端。然后系统按照工程要求，对信号作一系列处理，变成需要的

12、形式。高频电能高频电磁能天线具有可逆性一根既定材质、结构、几何形状、尺寸的天线，置于发射端，它就是发射天线；置于接收端，它又是接收天线。天线有很强的方向性天线接收空间传输的无线电波时，只有在发射端方向上接收的无线电波信号最强。2 直立天线直立天线用于发射和接收垂直极化波。它的优点：可以发射、接收频率范围很宽的无线电波，结构简单，便于制作，架设方便。，直立天线广泛应用于无线通信。3 磁性天线磁性天线用于接收垂直极化波。结构磁性天线由磁体、线圈和引线组成。磁体采用软磁铁氧体。它导磁率高，磁阻小，磁转换率高。作用磁性天线将接收的无线电波中的磁场分量转换成为感应电动势，提供给信号处理电路。磁性天线具有

13、很强的方向性收音机的接收天线之一是磁性天线。手持收音机，不改变音量，原地缓慢旋转，改变方向，收听到的声音音量会随着方向不同而变化。磁性天线具有方向性的原理。磁场分量方向图（8字形），电场分量方向图（圆形），复合方向图（心脏瓣形）五 无线测向机 1 组成 无线测向机是具有很强的方向性的无线接收机。它能够根据所接收的无线电波信号确定发射系统在空间的准确位置。测向机由接收天线、电路和终端指示器组成。它们具有以下功能：接收天线应当具有很强的方向性，能够接收空间传输的无线电波，将其高频电磁能转换成为高频电能，提供给电路。电路能够将接收的信号按照技术要求作一系列处理，主要是放大、解调、选频、滤波、功率放大等。终端指示器它能够将经过处理后的信号变为需要的形式输出。2 性能要求具有很强的方向性（弱信号区和强信号区）终端指示器要能够真实的反映所接收信号的特征（频率、强弱、方向、距离等等）3 PJ-80型无线测向机普及型无线测向机。优点：电路结构合理、简单，调试方便，工作稳定，易于制作，成本低，有很好的性价比。电路组成方框图超外差工作方式无线接收系统的主要技术指标（譬如增益、幅频特性、线性度等）是接收信号的频率的函数。电路设计者：接收信号频段窄、甚至单一频点，系统无法兼顾高、中、低频，系统的结构、调试复杂。使用者：希望可收电台、可看频道多，即接收信号的频带越宽越好。解决这一对矛盾的方法：被减