Двойной УКВ пеленгатор

Для пеленгации большинство любителей используют антенны, имеющие ярко выраженные направленные эффекты, либо нулевой, либо пиковый уровень сигнала. FM-приемники спроектированы таким образом, чтобы исключить влияние изменений амплитуды, поэтому их трудно использовать для пеленгации, не глядя на S-метр. Большинство современных HT-трансиверов не имеют S-метров.


Рисунок 1 — Встроенная антенна, ручка и приемник встроены в алюминиевый корпус RadioShack.
Органы управления предназначены для управления одной рукой при использовании антенны.

Этот классический пеленгатор «Double-Ducky» (DDDF) был разработан Дэвидом Гейзером, WA2ANU, и описан в QST за июль 1981 года. Он работает по принципу переключения между двумя ненаправленными антеннами, как показано на рисунке. 2.


Рисунок 2 — Слева AT представляет антенну скрытого передатчика T. Справа быстрое
переключение между антеннами A1 и A2 в приемнике R производит выборку фазы каждой
антенны, создавая псевдодоплеровский эффект. FM-детектор обнаруживает это как фазовую модуляцию.

Это создает фазовую модуляцию входящего сигнала, который легко слышен FM-приемником. Когда две антенны находятся на одинаковом расстоянии (фазе) от передатчика, как показано на рисунке 3, тон исчезает.


Рисунок 3 — Если обе приемные антенны находятся на одинаковом расстоянии (D) от передающей
антенны, разницы в фазовых углах сигналов в приемных антеннах не будет. Следовательно, детектор
не обнаружит никакой фазовой модуляции, и звуковой тон исчезнет с выхода детектора.

Этот метод также известен в RDF в литературе как «Разность времени прибытия» или TDOA, поскольку сигналы приходят к каждой антенне в несколько разное время и, следовательно, в немного разные фазы, с любого направления, за исключением линии, перпендикулярной двум антеннам и посередине между ними. Другой общий термин для этого метода двухантенного RDF — интерферометр.

Теоретически антенны могут располагаться очень близко друг к другу, но на практике величина фазовой модуляции увеличивается непосредственно с увеличением расстояния до расстояния в половину длины волны. Если расстояние 1/2λ (1 метр) на диапазоне 2 метра довольно велико для мобильного массива, то 1/4λ дает вполне удовлетворительные результаты, и даже 1/8λ (25 см) вполне приемлемо.

Подумайте о двух антенных элементах с фиксированным расстоянием. Установите их на заземляющую пластину и поверните эту заземляющую пластину. Плоскость заземления, удерживаемая над головой туриста или крышей автомобиля, уменьшает необходимую высоту антенны и искажающее направление воздействие тела искателя или других проводящих объектов.

Следует отметить, что DDDF является двунаправленным, и, как описано, его нулевой тон направлен как в сторону источника, так и в сторону от источника сигнала. Для устранения неоднозначности потребуется L-образный путь поиска. Используйте методы триангуляции, описанные ранее в этой главе.

Специальный дизайн

Невозможно найти долговечный механический переключатель, работающий при достаточно высокой частоте переключения, например 1000 Гц. Тем не менее, нам нужен слышимый тон, в диапазоне от 400 до 1000 Гц. Кроме того, если мы хотим использовать функцию передачи трансивера, нам нужен переключатель, который без особых проблем будет выдерживать мощность около 10 Вт.

Используется полупроводниковый переключатель, PIN-диод. Внутренняя область диода этого типа обычно не содержит носителей тока и при небольшом обратном смещении выглядит как открытое пространство с малой емкостью. Небольшое прямое смещение (от 20 до 50 мА) загрузит внутреннюю область носителями тока, которые охотно танцуют взад и вперед с частотой 148 МГц, выглядя как сопротивление примерно в Ом. В цепи мощностью 10 Вт диоды не рассеивают достаточно мощности, чтобы повредить их.

Поскольку используются только две антенны, очевидный подход состоит в том, чтобы подключить один диод вперед к одной антенне, подключить другой назад ко второй антенне и подать на пару прямоугольный сигнал звуковой частоты переменного тока. На рис. 22.45 показана необходимая схема. Радиочастотные дроссели (Ohmite Z144, JW Miller RFC-144 или аналогичные устройства VHF) используются для пропускания звука для смещения диодов при блокировании радиочастот. Конечно, обратное смещение одного диода равно только прямому смещению другого, но на практике этого кажется достаточным.


Рисунок 4 — Принципиальная схема схемы DDDF. Конструкция не имеет критического значения.
Компоненты внутри пунктирных линий должны размещаться внутри экранированного корпуса.

В конкретной построенной установке было опробовано несколько PIN-диодов. Это были Hewlett-Packard HP5082-3077, Alpha LE-5407-4, KSW KS-3542 и Microwave Associates M/A-COM 47120. Все работали хорошо, но были использованы диоды HP, поскольку они обеспечивали немного меньшую мощность. КСВ (около 3:1).

В качестве генератора прямоугольных импульсов используется тип 567IC. На выходе имеется смещение постоянного тока, которое устраняется с помощью неполяризованного разделительного конденсатора. Это незначительное неудобство с лихвой компенсируется способностью микросхемы хорошо работать при напряжении от 7 до 15 В (рекомендуется номинальный минимум 9 В).

Неполяризованный конденсатор также используется для блокировки по постоянному току, когда функциональный переключатель установлен в положение xmit. D3, светоизлучающий диод (LED), подключается последовательно со смещением передачи, чтобы указать выбор режима xmit. В этом режиме происходит большой расход тока батареи (20 мА или около того). S1 должен представлять собой тумблер с блокировкой по центру. Можно использовать обычный центральный выключатель, но будьте осторожны. Если переключатель оставить в положении xmit, у вас скоро разрядятся батареи.

Кабели, идущие от антенны к коаксиальному Т-разъему, были обрезаны до электрического разъема Vi X, чтобы разомкнутая цепь, представленная обратносмещенным диодом, выглядела открытой на коаксиальном Т-разъеме. (Длина линии внутри Т была включена в расчет.)

Длина магистрали от Т до блока управления не особо критична. Если возможно, общая длина кабеля от Т до блока управления и приемопередатчика должна быть не более 8 футов, поскольку емкость кабеля шунтирует выход генератора прямоугольных импульсов.

Размеры заземления не имеют решающего значения. См. рисунок 5. Немного лучшие результаты могут быть получены при использовании заземляющего слоя большего размера, чем показано.


Рисунок 5 — Схема заземления и детали антенных разъемов.

Увеличение расстояния между приемными антеннами даст наибольшее улучшение. Каждое удвоение (максимум до половины длины волны) сокращает ширину нуля вдвое. Нуль шириной 1° можно получить с интервалом 20 дюймов.

Операция ДДДФ

Переключите блок управления в положение DF и перемещайте потенциометр привода, пока не услышите звуковой сигнал нужного сигнала. Не выдвигайте диск настолько высоко, чтобы исказить или «хэшировать» голос. Поверните антенну до нулевого основного тона. Обратите внимание, что может появиться тон на октаву выше.

Если входящий сигнал выходит за пределы линейной области приемника (отклонение частоты примерно 10 кГц), ненулевая направленность антенны может привести к довольно симметричному выходному сигналу АЧ с одной стороны. Он также может проявлять нестабильность в резком нулевом положении. Направленный на другую сторону от нуля, он даст значительно увеличенный выходной сигнал автофокусировки. Это вызвано использованием различных частей кривой FM-детектора приемника. Внезапное изменение тона является признаком того, что нулевое положение антенны пройдено.

Пользователю следует попрактиковаться с DDDF, чтобы узнать, как он ведет себя в известных ситуациях с направлением, мощностью и частотой сигнала. Даже в сложных ситуациях обнуления, когда присутствует много АФ второй гармоники, поворот антенны через нулевое положение вызывает очень характерное изменение тона. При наличии одних и тех же частот и амплитуд качество тона (тембра) меняется. Это как если бы сначала скрипка сыграла ноту, а затем ту же ноту - трубу. (В значительной степени это связано с изменением фазы основной и нечетной гармоник по отношению к четным.) Слушатель может распознать различия (проходящие через ноль), которые могут вызвать расстройство пищеварения электронного анализатора.

Источник: "The ARRL Antenna Book 24th Edition"

[ На главную] [ В раздел Пеленгация]