无线测向简介

1、无线测向简介一 通信的演变与发展0 无线测向军体竞技运动在若干平方公里内，隐藏几部测向电台。要求：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（如5部无线测向电台，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，用时最少者胜出。它是基于无线通信的原理，符合信息类专业方向。与电子工艺实践不同：概述原理（电磁波传输、测向机电路），实践过程（焊装、调试、测量和测向）1 通信的历史久远人类自从形成群居的社会雏形之后，各个族群之间在日常生活中需要彼此交换信息，如共同狩猎、祭祀、抵御自然灾害、战争等等。通信对人类社会的生存、形成和发展过程具有重要的作用。 2

2、 构成通信的要素 通信是远距离传递信息的过程。两个要素：信息，信息的传递信息人对客观事物的特征的描述。它有文字、图像、语音、数字、符号等等形式。信息的传递（载体）古代的信差、马匹、驿站，近代（蒸汽机时代）的火车、轮船、飞机等。如今，通信一般是指无线通信，即以无线电波作为信息的载体、远距离传递信息的方式。在通信的历史发展过程中，信息的形式相对不变，信息的传递方式（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理论物理学家麦克斯韦。十九世纪三十年代，麦氏将实验物理学科领域内已知的电和磁学的物理实验现象作为研究方向。他的研究有三个特征：运用法拉第关于场的理论探究电

3、与磁两个物理实验现象之间的相互关系以高等数学作为工具。在研究了大量已知的电学、磁学的物理实验现象，尤其是电与磁两个物理现象之间的相互关系之后，麦克斯韦提出了一个新的观点：一个变化的磁场能够产生电场，一个变化的电场也能够在空间产生磁场。麦克斯韦在前人成就的的基础上，发展了法拉第的场的理论，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）。这个理论体系不仅能够从理论上全面、深刻的说明当时已知的电磁现象，而且还预言了一个名曰电磁波的客观存在。1888年，德国实验物理学家赫兹利用振荡器和谐振器等实验装置，在实验室里产生了电磁波，并

4、且测量了相关的实验数据。这个实验证明了电磁波的存在，以及它具有许多与光波相同的特性。比如：它在空间和真空中传输的速度与光波相同；它在传输过程中也能够产生反射、折射、衍射、偏振等形象。（以上内容在一般大学的普通物理教科书中都有，如程守洙、江之永编普通物理学第十六章“电磁场理论的基本概念 电磁振荡 电磁波”）之后，各国的科学家开始了电磁波的应用研究，特别是在通信领域。这是因为：电磁波的特性易于产生，传输速度快、距离远，是搭载信息的理想载体电路、电信号处理等相关理论与技术比较成熟，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，有两位科学家作出了重大贡献。1898年，俄罗斯工程师波波夫

5、利用自行研制的一套简陋的无线通信设备，指挥45公里之外的一艘破冰船，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纽芬兰、距离长达3200公里的横越大西洋的无线通信。从此，无线通信的时代开始了。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、应用研究与发展，是最具代表性的。它理论研究之深、技术应用之广、与人类生活关系之密切，成为当今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物理现象:一根直导线，一枚小磁针，恒定电流，电场，磁场，小磁针偏转。假如通以交变电流，现象如何？按照

6、麦克斯韦的电磁场理论：设在空间某处存在一个变化的电场，那么在附近的区域将引起一个变化的磁场。这个变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化的电场，并且在更远的区域内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引发、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E、磁场强度H和传输方向S呈右旋的三维正交的位置关系：S=E×S。并且，E、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

7、度取决于媒介的介电常数和磁导率：V=1/。在真空中，电磁波传输速度等于光速。电磁波的波长和频率f的关系为：=V/f。电磁波是极化波（极化是一个有序的过程，类似磁化过程磁畴的有序排列），分为水平极化波和垂直极化波（电场方向与地表的位置关系）。三 无线电波 1 无线电波的划分与主要用途划分如图，无线电波是电磁波中频率最低（或波长最长）的一段。频率HZ1031061091012101510181021电力传输中频广播调频广播、电视、雷达微波、红外线、可见光、紫外线X射线宇宙射线 譬如：可见光为：700m0.76m，f为：4.29×10113.95×1014HZ ；红外线为：0.7

8、6m0.4m，f为：3.95×10147.5×1014HZ ；紫外线为：0.4m 50A，f为：0.75×10140.6×1016HZ；X射线为：50A4.0×10-2 A， f为：6.0×10167.5×1019HZ。用途名称长波中波短波米波微波分米波厘米波毫米波波长104103m103102m10210m101m110-1m10-110-2m10-210-3m频率30300KHZ300KHZ3MHZ330MHZ30300MHZ300MHZ3GHZ330GHZ30300GHZ用途航海导航、通信广播广播、电视调频广播、电视电

9、视、雷达、导航以及其他专门用途电磁波是人类共享的重要资源。目前，世界有无线电方面的专业协会，负责制定相关的政策、法规，协调各个国家科学、合理、有序的利用电磁波资源。各国也都有相应的专业协会。目前，在无线电波的划分中，无线测向被分配了三个专用频段（波段）：频率1.82.0MHZ，波长166150m，称为160米波段测向；频率3.53.6MHZ，波长85.783.3m，称为80米波段测向； 频率144146MHZ，波长2.082.05m，称为2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，其在传输过程中表现的特性和方式也不同。若以传输途径划分，有以下方式：地波无线电波沿地表传输。

10、优点：传输路径地表的地理构造恒定，因而传输质量稳定。并且，长波具有绕射能力，能够避开相对高度的障碍物。缺点：传输过程中，电波易被地表吸收，载波功率衰减快，因而传输距离有限（小于300Km）。天波无线电波沿空间电离层反射传输。距地球表面60200Km高度，存在着空间电离层。在此区域内，一定数量的气体分子被高能量宇宙射线轰击，形成带正、负电荷的离子游离于空间。它们能够反射电磁波。实例：马可尼的越洋无线电通信。优点：一般的无线通信设备（电路结构简单、功率小）即可实现远距离通信。缺点：影响空间电离层离子分布浓度的因素很多，如温度、季节、各种射线等等，因而通信质量不稳定。直接波无线电波从发射端到接收端沿

11、直线传输。限定条件：发射功率、发射天线高度、传输路径上地表障碍物的海拔高度、接收端的接收灵敏度等等。地面反射波无线电波发射、被地表反射后接收。雷达、航空探矿。通信卫星由处于地球同步轨道的通信卫星作为无线电波的中继站。它能够实现全方位、全覆盖的无线通信。四 天线1 天线是无线通信系统中重要的组成部分之一。它有如下特点：天线是能量转换器在发射系统，将需要传输的信息如广播电台的音频信号、电视台的图像、伴音信号等等变换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，经由末端的发射天线向空间发射。此时，天线的作用是将发射系统产生的高频电能转换成为高频电磁能，

12、向空间发射。在接收系统，始端的接收天线接收空间传输的电磁波，将其转换成为高频电能，提供给电路。然后，按照要求对接收的高频信号作一系列处理（主要是放大，解调把低频小功率的信号从高频大功率的载波上解调下来，再放大），变成需要的形式。高频电能高频电磁能天线具有可逆性相同材质、结构和几何形状、尺寸的天线，置于发射端，它是发射天线；置于接收端，它就是接收天线。天线具有方向性天线接收空间传输的电磁波时，只有在发射端方向上接收的电磁波信号最强。2直立天线 直立天线用于发射和接收垂直极化波。直立天线的优点：可以发射、接收频率范围很宽的无线电波，结构简单，便于加工、制作，架设方便。因此，它是被广泛应用的天线形式

13、。3 磁性天线 磁性天线用于接收垂直极化波。磁性天线由磁体线圈和引线组成。磁体一般采用软磁铁氧体，它的磁阻小，导磁率磁转换率高。磁性天线将接收的电磁波信号中的磁场分量转换成为感应电动势，提供给接收电路磁性天线具有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，不旋转音量旋钮，缓慢转动身体，声音会随着收音机方向的改变而改变。磁性天线具有方向性的原理。如图。五 无线测向机1 组成测向机是具有很强的方向性的无线接收机。它可以根据所接收的电磁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、终端指示器组成。各个单元应当具有如下功能：接收天线应当具有很强的方向性，能够接收空间传输的电磁波，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的处理（如选频、放大、解调显示等等）。终端指示器它能够将接收的信号转换成为所需要的形式。2 性能要求具有很强的方向性（强场区）。终端指示器要能够真实地反映所接收信号的特性（频率、强弱、方向、距离等等）。3 PJ80型测向机这是一款普及型测向机。它电路结构简单，调试方便，工作稳定，易于制作，成本低，有很好的性价比。电路组成框图超外差工作方式无线接收系统的指标（增益、幅频特性、线形度等）是接收信号频率的函数电路设计者：接收信号带宽、窄甚至频点、系统无法兼顾低中高频、系统结构和调试非常复杂使用者：可听台、