业余无线电可以干什么电

无线电测向是一门实用技术广泛应用于无线电管理、军事侦察、交通导航、救援搜索、天文观测、野生动物追踪等方面。自然也成为业余无线电可以干什么电活动的內容之一。 

与业余图象通信、业余数字通信和业余卫星通信相比业余无线电可以干什么电测向是业余无线电可以干什么电活动历史比较悠久的一个分支。两次世界大战中无线电测向技术成为重要的侦察技术之一,当然也就激起了业余无线电可以干什么电爱好者的研究兴趣 

后来到了1930年代,一部分欧洲业余无线电可以干什么电爱好者把无线电测向当作户外游戏的工具逐渐形成了运动型的无线电测向。反法西斯战争结束后前苏联把这种无线电测向运动当作为国防体育项目之一,在东欧国家推广奠定了这些国家在测向运动竞赛中的优势。据前些年国际测向界权威人士的估计世界上参加这种业余无线电可以干什么电测向运动的人数约为2万人左右,即占业余无线电可以干什么电爱好者人数的1%左右1990年代以前主要分布在欧洲。IARU一区的欧洲人根据自己的习惯和优势制订了一个竞赛规则命名为“IARU业余无线电鈳以干什么电测向世界锦标赛规则”。他们中间一些人主张只有符合这个规则的业余无线电可以干什么电测向活动才叫做“业余无线电可鉯干什么电测向(Amateur Radio Direction Finding简称ARDF)”,其他形式的测向只能使用“猎狐”等俗名但是其他地区的爱好者认为这种主张没有道理,把所有形式的業余无线电可以干什么电测向活动都叫做ARDF 

欧洲规则的测向在3.5MHz和144MHz两个频段进行,前者采用垂直极化波发射后者采用调幅的水平极化波发射。这样虽然144MHz是很普及的业余专用频段,但业余电台通信所采用的垂直极化天线和调频收发信设备并不能和这种比赛活动兼容 

在欧洲鉯外的美洲、澳洲和亚洲国家,更多的业余无线电可以干什么电爱好者参加地方俱乐部组织的业余无线电可以干什么电测向活动与欧洲模式相比,这些活动较少强调需要高度消耗体力的长距离奔跑而是较多地强调因地制宜、重视采用先进无线电测向技术。由于因地制宜因此这些地方性的业余无线电可以干什么电测向活动没有世界统一的规则限制,经常利用经过改装的现成业余电设备或者按照较新技術自制的专用测向设备,不但容易开展训练活动也具有较好的实用性。美国ARRL手册的无线电测向章节中介绍的多为此类活动 

无线电测向囷无线电定位 

确定一个未知电台的位置,实际上需要使用两项技术一是无线电测向,测定无线电波辐射源的方向的过程成为无线电测向二是无线电定位,根据方向信息确定被测点位置的过程成为无线电定位(当然,还有不涉及测向的无线电定位方法)不过通常情况丅所说的ARDF笼统包含了测向和定位的过程。 

无线电测向系统的组成 

一般讲来要利用单台设备测定电波辐射源的方向,就需要有一种在不同方向上接收电波能力不同的天线系统即定向天线系统。定向天线系统可以是一个本身具有方向性的天线例如八木天线或者环形天线,吔可以是多个无方向性天线(全向天线)组合成的定向天线阵 

此外,为了将信号选择放大到可以被人感知的程度还需要适当的无线电接收机。对一般通信或广播用的无线电接收机的要求是希望它们对天线接收到的信号参数(信号强度等)的变化越小越好以利于稳定接收,而测向接收机则希望对由于天线方向性和信号方向引起的信号变化越敏感越好因此一般通信接收机需要经过一定改造、处理才能较恏地应用于测向。 

VHF/UHF本地通信多采用垂直极化电波即发射天线垂直于地面,在大地为理想导体的条件下其产生的电场方向也垂直于地面。如果我们在周围用一台带有垂直天线的手持台的收信部分接收照理是测不出发射机方向的。 

但是实际的大地并非理想导体,因此电波在前进过程中电场与地面之间会在电波前进方向上有一定倾斜夹角,尤其是离发射机很近的地方 

在这个区域内,如果我们手持台的忝线与电场方向放置得完全一致即天线的上端指向发射机的方向,天线感应出的信号就最强否则信号就减弱。因此倾斜天线并转动方向,观察接收到的信号强度就有可能判断出电台的方向。 

当测试点与发射机的距离进一步减少到几米时伸直握住手持台的手臂,以身体为轴心转动接收机与发射机之间的距离变化所引起的信号强度变化就会明显起来,因此向前倾斜天线结合手臂“扫寻”和短距离奔跑是可以从几十米之外追踪到隐蔽发射机的。 

虽然这种测向效果并不很好但是在突发灾害、手边没有完善的测向设备情况下会很实用。例如测定被压在废墟下的爱好者位置 

笔者曾经看到泰国和马来西亚的一次联合测向练习,几十名爱好者都很快用普通的对讲机找到了隱藏在校园里的3部发射机 

利用人体的简易定向天线 

前几年美国QST杂志介绍了另一种简易测向的办法,即以固定姿势将手持台握在胸前并与身体保持一定距离把具有一定导电性能的身体当成一个反射体,形成一个简单的定向天线系统然后转动身体,当面对电波入射方向时接收到的信号最大这样就可以测出电台方向。 

笔者在测试144MHz天线方向性时曾可以观察到几米以外人体移动对信号强度的影响说明人体反射电波的作用比想象的明显。虽然利用人体的定向天线系统效果并不理想但应该可以工作。 

以上的测向方法虽然太简陋了但在突发灾害时搜救废墟下的爱好者时还是具有一定的实际意义。 

调频接收机在测向中的问题 

除50MHz外VHF/UHF业余频段通信虽然也有用SSB、CW等方式(例如业余卫煋和EME通信)的,但多数还是使用FM方式包括调频话和副载频AFSK的调频数据(如PACKET)。 

调频通信方式的主要优点是所要传输的信号幅度是用射頻信号频率的偏移来表示的,解调工作与接收到的射频信号的强度无关因此传输途中各种干扰、衰落引起的信号幅度变化不会被解调出來,所以最后得到的信号信噪比高保真度好。 

为了彻底消除传输信道中干扰造成的幅度畸变调频接收机通常都对信号进行足够的放大,然后经过限幅把信号切成理想的等幅调频波,再送到鉴频电路把原始音频信号解调出来因此我们最后得到的音频信号十分干净,没囿噪音 

当没有接收到信号时,送入鉴频电路的是接收机的本机噪音虽然噪音幅度不大,但是它的频率是在很大范围内随机变化而鉴頻电路的输出信号大小只决定于这个频率的变化,因此解调得到的输出信号幅度很大所以会听到强烈的噪声。 

当我们将调频接收机用于測向时不论如何转动定向天线使信号强度随方向有所变化,或者在接近发射机的过程中信号随距离缩短而不断增强只要最小的信号已經达到限幅电路的门槛,则所有的幅度变化都会被切掉最终听到的信号不会有强度上的变化。 

虽然很多业余收信设备上有信号强度指示但是这个指示比较粗糙,反应不灵敏而且其刻度是按照一般通信条件设计的,当离开发射机较近时一般都会“满表” 

不过当信号很尛,小到限幅门槛以下时调频接收机还是可以反映信号强度的。在限幅尚未或者刚刚起作用时送到鉴频电路的有微弱的接收信号,还囿本机噪声最后听到的是混有噪声的音频信号。当信号变强时限幅所起的作用增强,噪声变小因此可以根据信号和噪声的对比来判萣信号强度的变化。 

所以通常的手持对讲机的接收部分只能在离开发射机较远的地方直接用来测向。当逐渐靠近发射机时必须将接收箌的信号人为地衰减到限幅临界点。也就是说利用业余通信接收机测向,除了需要定向天线系统外还需要一个可以调节的射频衰减器。 

注意接收机上的音量旋钮调节的是解调以后的音频信号,而我们需要衰减的是解调以前的高频信号调节音量旋钮并不能解决问题。 

朂简单的衰减器 

QST杂志介绍的利用人体的定向天线系统文章中使用了一个最简单的衰减器来解决使接收机在从远到近的所有距离内保持临界限幅的状态这就是用金属板或者镀有导电层的纸板卷一个几十公分长、能使手持接收机自由放入的屏蔽圆筒,用一根绳子吊住接收机放叺圆筒调整接收机在圆筒内的深度使信号减小到和噪音相当,固定住接收机、圆筒和自己身体的相对位置再转动身体测向。 

利用开关切换的电阻网络做成的衰减器被广泛地应用于业余无线电可以干什么电的射频调试它也可以用于测向。当然衰减器必须有良好的屏蔽設计,防止信号通过空间越过衰减网络直接进入后面 

衰减器一头连到定向天线,另一头连到接收机通过开关改变衰减量,使信号衰减箌临界限幅状态即可 

电阻衰减器的缺点及其解决办法 

通信调频接收机十分灵敏,而离开发射机一米远时的信号强度十分可观将其衰减箌限幅门槛以下需要70dB以上的衰减量。 从理论上讲工艺精良的电阻衰减器可以做到这一点。但是即是衰减器没有问题离电台十分接近时接收机还是难以反映信号强度变化,因为很多手持设备的屏蔽并不很完善靠近电台时直接从塑料外壳窜入接收电路的信号足以超过限幅門槛。 

为此QST杂志提出过另一种衰减器,即在定向天线和调频接收机之间插入一个额外的增益可调的变频电路例如将频率向下搬移500KHz。这樣如果我们要测定的电台工作在144.70MHz,那么我们需要把接收机调谐在144.20MHz离开电台越近,我们可以越加压低变频电路的效率以实现所需的衰減。此时即使发射机的144.70MHz信号直接窜入接收电路也不在我们的接收频率144.20MHz上,没有什么影响 

这个变频电路与一般接收机的变频级不同,它被用来衰减信号而不必追求尽量高的变频增益所以它可以被设计得很简单。 

当然这样的变频衰减器也有一定的缺点一是使用衰减器时接收机不是调谐在目标电台的工作频率上,不直观、不方便;二是使用电位器简单地衰减本振幅度时衰减量的控制难以均匀、准确地标喥。 

八木天线是典型的定向天线很多有关业余无线电可以干什么电天线和电视天线的书刊中有详细介绍,这里不再重复 

虽然八木天线嘚振子越多方向性越尖锐,但是一般业余无线电可以干什么电手持测向机使用三单元144MHz或者4-5单元430MHz天线就可以了振子越多体积越大,不利於携带和移动另外,在一般市镇、山地、树林等条件下尤其是天线很矮、与人体距离很近时,这些环境对电波的反射、吸收造成的指姠误差是十分明显的天线方向性再尖锐也未必有实际意义。 

作为手持144MHz频段天线八木天线的体积有时还嫌大,国外很多爱好者选用了一種叫做HB9CV的天线这种天线的两个振子间的距离比较小,总体积也就小 

这种天线由2个半波长振子组成,两个振子间用相位线联结按照一萣相位供电,使它们产生的电磁场在一个方向抵销、另一个方向叠加50欧馈电线与天线馈电点之间串联一个半可调电容。调整这个电容鈳以得到极好的前后比。 

利用附加调频测向-多普勒法 

上面叙述的测向基于感测定向天线在指向不同方向时接收到的信号强度所发生的变化虽然使用适当的衰减器可以使调频通信接收机最终输出的音频信号反映出信号变化,但是这种变化是靠伴生噪声的大小来反映的听起來不舒服,而且在接近被测电台的过程中需要不断调整衰减器才能使信号保持在反映最灵敏的范围 

为了克服这些问题,可以采用另外的技术把电波入射方向与天线的关系转换为对信号的附加调频深度,这样就可以直接利用调频通信接收机直接把这种关系解调为可听信号而不必插入需要不断调整的衰减器、非把信号衰减到和本机噪声相比拟的微弱程度。 

多普勒法是业余无线电可以干什么电测向最常用的┅种附加调频的方法它利用切换不同空间位置的天线,模拟天线在电波传播方向上的相对运动产生多普勒频移。 

最简单的多普勒测向機天线系统由两支相同的垂直天线构成可以是臂长为1/4波长的垂直接地天线,也可以是全长为1/2波长的垂直偶极天线本例为后者。两支天線之间的空间距离为1/4波长至1/2波长之间 

两支天线通过长度相等的馈线,经过一个电子开关轮流接到接收机输入端重复频率在音频范围内,例如1KHz 

当两支天线的连线垂直于电波入射方向时,无论哪一支天线接到接收机天线离发射机的距离不变,接收到的信号没有任何变化 

当两支天线的连线和电波入射方向一致时,一会儿离发射机较近的那支天线工作一会儿离发射机较远的那支天线工作,从接收机看来恏象天线一会儿移动靠向发射机一会儿移动远离发射机。当天线迎向电波入射方向运动时接收到的信号频率会由于多普勒效应而变高,反之当天线逆向电波入射方向运动时接收到的信号频率降低。这样接收到的信号频率出现了附加调制这个按音频速度切换引起的附加调频,最后会被解调成音频方波信号而可以被人耳听到当电波入射方向与两支天线的连线平行时,这个附加音频信号幅度最大;当电波入射方向与两支天线的连线垂直时附加音频信号幅度为零。这样转动天线系统就可以根据附加的音频方波信号的大小来判别电台的方向。音频信号的大小只与方向有关而与测试点与发射机的距离无关,因此测向操作比较方便 

这种双天线多普勒测向系统的方向特性呈现8字形,当电波入射方向垂直于两支天线连线时方向与输出音频信号幅度的关系比较灵敏,可以比较精确地指示出发射机与测试点之間的连线但是电台究竟在连线的哪一头却无法指示出来,所以至少需要在两个以上地点进行测向交叉定点。 

本例的多普勒天线系统的淛作中需要注意一点即每支天线的馈电电缆的电气长度应该取1/2波长。当天线两臂之间的二极管反偏截止时天线正常工作,它的阻抗为50歐姆左右经过特性阻抗为50欧姆的电缆,在接收机端表现的阻抗还是50欧姆当二极管正偏导通时,其高频动态阻抗极小相当于短路,如果电缆电气长度为1/2波长反射到另一端的阻抗为无穷大,不会影响另一支天线假如电缆长度不合适,反射到另一端的阻抗相当于在接收機输入端并联了一个电阻使正在工作的那支天线的信号损失一部分,影响整个系统的灵敏度 

更多的研究空间 

除了上面提到的测向方法鉯外,业余无线电可以干什么电测向还包括很多其他方法有些方法简单,有些方法很复杂决不是一篇文章可以说完的。即使是世界上仳较先进的无线电测向专业设备和系统也还是有很多问题没有解决,尤其在提高精度方面例如如何克服电离层或者城市环境影响造成嘚畸变而精确测定电台方向效果还不十分理想。因此业余无线电可以干什么电技术是一个既古老、又存在研究空间的领域,值得有兴趣嘚业余无线电可以干什么电爱好者试一试身手 

应该说明的是,无线电测向也是无线电管理的对象之一业余无线电可以干什么电测向可鉯用来研究技术,测定业余电台、干扰业余频段的非法干扰电台以及其他干扰源(例如工业放电对周围广播造成的干扰、家庭闭路电视系統的泄漏等)应用于协助救生搜索、野生动物保护、业余天文观测等,以及作为竞赛、游戏但是不允许用来测定其他正常无线电通信業务电台的参数,务请注意 

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第1章 什么是业余无线电可以干什麼电

如果你问十个火腿(业余无线电可以干什么电爱好者的同义词),什么是业余无线电可以干什么电你可能得到十个不同的答案。業余无线电可以干什么电是一种以无线电通联为方式、以无线电研究为目的的个人业余爱好但对于不同的火腿,业余无线电可以干什么電有不同的吸引力例如,有些火腿喜欢使用手持电台或车载电台与本地的火腿通联;有些火腿喜欢使用短波电台,与全世界各地的火腿通联;有些火腿喜欢将电台与计算机结合起来利用无线电-数字混合技术,与国内外火腿交换各种信息;有些火腿喜欢参加国内外的各種通联竞赛以获得奖状为最大乐趣;当然,也有许多火腿喜欢上面提到的所有通联方式

等网站,我们只要访问这些网站输入他的呼號,即可找到他的通信地址这种情况是最理想的。下面是可以查询世界各国火腿通信地址的最著名网站

第二种情况是这个火腿不愿意公布自己的通信地址,但他所在国家的业余无线电可以干什么电协会有卡片管理局(BURO其实只有一、两个人,但翻译成“局”)我们可鉯先将卡片邮寄给他所在国的卡片管理局,由后者负责转交世界各国卡片管理局的通信地址可以在下列网站找到。

第三种情况最麻烦那就是这个火腿既不愿意公布自己的通信地址,所在国也没有卡片管理局遇到这种情况时,有些人是在网上论坛上询问或者通过其他吙腿打听,但不一定能够找到正是考虑到可能出现这种情况,一些有经验的老火腿在当初通联时就特意询问对方的通信地址是否可以茬QRZ.COM找到,所在国是否有卡片管理局如果两者都是“否”,应当怎样交换卡片

中国火腿的通信地址可以在下列网站找到。另外该网站每姩出版一本中国火腿的通信地址簿经常进行国内通联的火腿有必要购买。

9.5 通联卡片的邮寄与转交

将通联卡片送到对方手中通常有两种方式,一种是通过邮局以信函方式邮寄,另外一种是先把卡片(通常是一批卡片)邮寄给本国的卡片管理局由后者负责转交。信函方式的优点是比较快捷缺点是价格昂贵。以中国为例国内信函的邮资是0.80元,港澳台地区信函的邮资是1.50元这两种邮资尚可以承受,但国外信函的平均邮资为6元假设我们一个月通联100个外国火腿(很低的标准),那么仅邮资一项就需要600元明显超出了中国普通工薪阶层的承受能力,因此许多火腿更愿意采用卡片管理局转交的方式转交方式的优点是价格便宜,以中国为例转交每张卡片只需要0.50元,缺点是速喥极慢有些火腿甚至在几年之后才收到对方的卡片。  

一些经常通联的老火腿都有自己的卡片管理人由卡片管理人负责处理自己的卡片收发工作。一个火腿有自己的卡片管理人之后卡片管理人负责接收他的所有来卡,也负责邮寄他的所有回卡他本人不再经手任何卡片。按照业余无线电可以干什么电的惯例给一个火腿的卡片管理人邮寄卡片的其他火腿,应当在信封中夹带一个写好回邮地址的信封以忣1至2美元的现金邮资(或者一枚国际回信券),这样做可以减轻卡片管理人的工作负担并补偿卡片管理人处理卡片的费用。

上面提到的國际回信券相当于世界通用邮票在中国,国际回信券每枚12元但只能在比较大的邮局中买到。另外一个火腿如果有自己的卡片管理人,应当在通联时明确告诉对方以免对方将卡片邮寄给自己,以CW通联为例应当拍发QSL VIA XXXXX(卡片管理人的呼号)。需要卡片管理人的火腿可以茬下列网址查询

9.7 与通联卡片有关的软件与网站

随着技术的进步,现在许多火腿都可以在使用电台通联的同时使用计算机和互联网。前媔介绍的手工填写通联日志、手工填写通联卡片的方法只适合那些偶尔通联的火腿,对于那些经常通联的火腿我们建议他们使用一些專门的日志软件,例如DX4Win、EasyLog、DXBase等使用这些软件之后,火腿可以一边在电台上通联一边在计算机上录入日志,通联结束后软件可以根据吙腿指定的规格、式样、图片等,打印出高质量的卡片从而大大提高了处理卡片的效率。这些软件在许多火腿网站上都可以找到需要嘚火腿可以下载。

由于互联网的普及一些火腿开始通过网络交换卡片,这就是所谓的eQSL(网络卡片)最著名的eQSL网站是,火腿只要在这里紸册一个帐户即可交换卡片。eQSL的最大优点是完全免费不需要花费一分钱,最大缺点是这种卡片不被各种通联竞赛所承认因此无法用咜们来申请奖状。对于那些喜欢通联但经济状况不好的火腿,eQSL是一个很好的选择

我们曾经介绍过,UHF/VHF电波是沿着地面传播的又称作地波,而HF电波是经过电离层的多次折射而传播的又称作天波。影响UHF/VHF通联的主要障碍是地面物体例如建筑物或丘陵,我们无法控制这些物體不过我们可以在这些物体上架设中继设备,帮助我们进行稳定的UHF/VHF通联但我们不可能在电离层上架设中继设备,我们无法控制电离层因此HF通联基本上是“靠天吃饭”的。

不过电离层往往随着太阳黑子、季节、昼夜的变化而变化,这种变化有一定的规律了解这些规律,有助于我们掌握较好的传播时机避免HF通联的盲目性。下面是与传播有关的三条规律

①太阳黑子对传播的影响。一般来说太阳黑孓的高峰年传播好,低峰年传播不好上一个高峰年是2000年,下一个高峰年是2011年今年(2005年)正好是低峰年,因此总的传播形势并不好

②季节对传播的影响。一般来说10MHz以上波段,夏季传播好冬季传播不好,10MHz以下波段正好相反夏季传播不好,冬季传播好另外,季节交替的时候例如春夏交替或秋冬交替,往往是传播比较好的时候可以通联到许多遥远的电台。

③昼夜对传播的影响一般来说,10MHz以上波段白天传播好,夜间传播不好10MHz以下波段正好相反,白天传播不好夜间传播好。

不过需要特别指出这三条规律并不严谨,经常会出現各种各样不符合这些规律的意外情况因此只能作为参考。

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