无线电定向原理的简易应用

摘 要：本文主要介绍了无线电在当今社会中的重要地位，ADF无线电测向的原理，并将测向原理与超外差收音机相结合，制作出具有定向功能的接收机。

关键词：无线电测向；ADF；超外差收音机

1 无线电波的传播方式

无线电波的传播途径，主要可以分为以下四种：天波――由空间电离层反射而传播；地波――沿地球表面传播；直射波――由发射台到接收台直线传播；地面反射波――经地面反射而传播。本文中的无线电测向，利用地波在均匀媒介质（如空气）中，沿直线传播的特性来确定电台方位。

2 ADF自动定向机

2.1 ADF背景知识与系统组成

自动定向机（ADF）是一种主要应用于民航业无线电导航设备。它使用来自地面站的调幅（AM）信号来计算ADF地面站相对机纵轴的方位。

ADF系统由两部分组成分别是地面发射台和机载设备。地面电台有两种：NDB（或称为归航台）――190～550 kHz；标准中波广播电台――550～1750 kHz。机载设备一般包括定向接收机、控制盒、方位指示器、环形天线和垂直天线。本文的接收机系统选用与ADF定向相同的地面波，降低衰减度。

2.2 ADF工作原理

ADF天线接收来自地面站的电磁信号。其中垂直天线接收信号的电场分量，接收信号的大小和方向是恒定的，其方向性图是一个圆；环形天线接收地面站信号的磁分量，接收信号具有方向性，在360°不同方向上接收信号的大小和方向（极性）都不同，它的方向性图是一个8字形。合理选择环形天线和垂直天线的尺寸和安装位置，使其接收信号的方向性图正确叠加，则可以得到一个心形方向性图，如图1：

ADF接收机利用心形方向性图的最小值点进行定位，即哑点定位，但在360°方位上，存在两个哑点，所以为了实现唯一定位，在ADF接收机中利用低频信号对环形天线进行调制，使其周期性反相，从而实现了定向的唯一性。

3 收音机环形天线定向性

3.1 收音机定向系统结构图

ADF自动定向机性能稳定，在民航领域已经相当成熟。参照ADF自动定向机，对超外差收音机开展简易改装，实现定向功能，增加趣味性。在完成超外差收音机的基础上能够寻找到电台的方向，完成自动定向功能。

（1）混频输出465k中频广播信号，经中放，检波，低放，功放后输出音频信号，成功收听中频调幅广播电台信号。

（2）混频输出465k中频广播信号滤出低频信号，利用环形天线的磁棒指向电台方向时，接收机接收信号强度为零的原理，经过放大、整流和电压采样来辨识电台方向。

3.2 系统功能

该项目分为检测单元和控制单元两部分。检测部分完成AM调幅广播电台的信号接收，并将音频信号放大，经过整流滤波，对输出电压进行A/D转换，送到单片机处理。控制部分完成天线的方向控制，当单片机检测到检测部分输出的电压后，单片机来控制步进电机的运动从而带动天线转动，当天线指向电台方向时，单片机采样电压为零，电机停止转动，指针的指向为电台方向。

3.3 收音机定向系统测试

以正西方向为正方向，对实物模型的进行测量，测试数据如表1：

滨海广播电台台址：天津市和平区卫津路143号天津广播电视国际新闻中心

3.4 测试分析

（1）直流电机产生的电磁波辐射对环形天线产生很大的干扰，严重降低了接收机的信噪比，从而降低系统测试性能。

（2）电源变换过程中，会产生较强的电磁干扰（EMI），EMI信号具有幅度大、频率范围宽等特点，EMI信号经传导和辐射会严重影响接收机性能的测试。

针对形成电磁干扰的三要素：干扰源、传播途径和受扰设备。可采用屏蔽、接地和滤波等技术抑制干扰源、切断电磁干扰的传播途径来消除干扰。

4 结语

参考飞机ADF定向机原理，将民航飞机的定位原理应用于定位广播电台上，设计对广播电台的定位设备，完成一套中波调幅广播电台信号的接收装置，能收听中波调幅广播电台节目，并指明广播电台的方位。

参考文献：

[1]徐子久，韩俊英.无线电测向体制概述 [J].中国无线电，2002（03）.

[2]周鸿顺，许光宁.无线电测向系统（Ⅱ）[J].中国无线电管理，2002（05）.

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[4]郑连兴，陆之平.ADF自动定向机[M].北京：国防工业出版社，1993.