应用实验天线调谐器测试收音机天线性能

导言
国外,中波的远程接收堪称一门艺术。专业级人士组成的MW DX俱乐部团体,携带食品,饮料,防蚊油等户外用品,携带长度120米以上的超长天线,K9AY全向环状天线,监听型接收机,末级消噪设备,录音设备等进行活动,收听距离达万公里水平。另有一类业余团体,采用5-30米的普通天线,诸如GRUNDIG YB400, SONY ICF7600G,车用收音机等民用便携式设备进行活动,收听距离数百公里至3000公里。这些报道表明:一,MW DX活动要求良好的电磁环境;二,天线长短均可,长者更佳;三,接收设备为中档以上的民品及专业用品。然而,主要用于短波收听中衰减天线中容易造成信号过载的能量的天线调谐器(ATU ,Antenna Tuning Unit),在《中波收听指南》有所提及,但实际活动却少见使用报道。
我国业余MW DX在客观条件同国外差距甚大。如何因地制宜,使中波远程接收接近或达到国外同等水平,的确需要思索和求证。在天线和接收设备均限制于中档水平的条件下,试制和试验天线调谐器便成为这一思索和求证切入点。

材料和方法
1.地点
云南省昆明市国家经济技术开发区。地理位置:北纬25度,东经103度。海拔:1850米。气候特点:常温恒温型,晴天为主。电磁环境:0-2点半400米为公安分局,铁路调度场,周围100-300米为无线电话中继天线。8点钟3000米是昆明国际机场。还有高功率的对外广播电台。电磁环境总体不佳。
2.    接收天线
(1)    长天线 偶极,每边长度20米,不规范地安装与7 楼顶2-3米处。馈线:75欧同轴线。
(2)    短天线 单极,7米,1.5平方单股铜线,不规范地安装与7 楼顶3米处。馈线:普通花线。
3.    天线调谐器
这款天调是根据网上公布的英国发烧友电波输入,输出衰减原理,俄国发烧友矿石机电波能量贮备,德国发烧友谐振调谐原理和自己的一些想法而自行制作的手工成品。此天线调谐器具有输入谐振调谐,多级输入衰减调谐,收听频率调谐,输出谐振调谐,和输出衰减调谐等五个功能,可在中波波段,短波波段,调频波段范围内使用。由于非专业手工制作,中波的输出谐振点稍有偏高(大约1900k),但可以使用。
4.接收设备
在五一黄金周初期测试25台收音机的基础上又加了5台收音机,共有30台收音机参加测试。
参试收音机的商业类型如下:
(1)工作型:接收机2台,便携式18台,车用机4台,收录机5台,收音头1台。
(2)调谐型:数调数显15台,手调针显15台。
(3)天线型:有外接天线型:15台,无外接天线型15台。
5.设备的连接
(1)长天线:有外接天线型:接收机:BNC→天线调谐器→BNC→接收机专用天线插孔;车用机:BNC→天线调谐器→BNC/车用机专用天线插头→车用机天线插孔;收音机:BNC→天线调谐器→BNC/2.5天线插头→收音机天线插孔,无外接天线型:BNC→天线调谐器→BNC/2.5天线插头→鳄鱼夹/花线→收音机拉杆天线。
(2)    短天线:有外接天线型:接收机:花线→天线调谐器→BNC→接收机专用天线插孔;车用机:花线→天线调谐器→BNC/车用机专用天线插头→车用机天线插孔;收音机:花线→天线调谐器→BNC/2.5天线插头→收音机天线插孔,无外接天线型:花线→天线调谐器→BNC/2.5天线插头→鳄鱼夹/花线→收音机拉杆天线。
6.调查项目及其表示
(1)输入谐振调谐点强度:0无,1很弱,2弱,3中,4强,5很强。分别以0,1,2,3,4,5,实际数值表示;
(2)输入衰减强度:1最弱→→12最强,分别以实际数值表示。
(3)收听频率调谐:收听频率顺时针调谐为由低至高,用于中波短波转换,分别以1,0表示转换作用的有和无。
(4)输出谐振调谐点强度:0无,1很弱,2弱,3中,4强,5很强。分别以0,1,2,3,4,5,实际数值表示;
(5)输出衰减强度:顺时针调谐为由低至高,分别以1,0表示衰减作用的有和无。
(6)过载:0无,1很弱,2弱,3中,4强,5很强。分别以0,1,2,3,4,5,实际数值表示;
(7)背噪:0无,1很弱,2弱,3中,4强,5很强。分别以0,1,2,3,4,5,实际数值表示;

结果和分析

1.实验结果
天线调谐器在长天线和短天线条件下对30 台收音机的上述测定数值见表1。

注:
A/记录号后面跟* 为有外接天线插孔或接入装置的收音机。
B/部份没有短波参试收音机在频率调整栏用/符号表示,20号参试机的短波波段损坏,用/符号表示。
C/试验是在白天条件下,接收昆明地区最弱的电台,AM990,进行测试。

2.结果分析
(1)收音机对天线类型的分类
在长,短天线条件和上述7项测定指标的测定下,参试收音机可明晰地分成3 个类型,即:短天线型,长天线型,中间型。描述如下:
短天线型
长天线下,输入信号最大衰减,仍然没有输入和输出调谐点,输出衰减和频率调整均无反应,偶有轻微信号过载,背噪水平较低。短天线下,输出调谐点出现,但强度最高只能达到中等水平,输出衰减和频率调整无反应,虽无信号过载, 但背噪提高。该类收音机共17台,分别是:1,3,4,5,6,7,9,10,11,18,23,24,25,26,28,29,30。该群体中,手调机14台(另有1,18,24为数调数显),占82%。有外接天线的只有3台(11,18,24),占18%。
长天线型
长天线下,无需进行输入信号衰减,有明显的输入输出两个谐振点(这在中波远程接收中非常重要),输出信号衰减,频率调整反应灵敏。无信号过载,背噪很低。在短天线下,输入谐振点失去,输出谐振点减弱,虽然在输出信号衰减,频率调整有反应和无信号过载,但背景噪声达5级,无法收听。表明该类收音机在中波远程接收时刻充分利用长天线的能量不宜采用短天线。该类收音机共8台,分别是:8,13,14,15,16,17,22,27。在这个群体中,100%为数调数显型。有外接天线的共7台,占88%。
中间型
长天线下,输入信号经一定程度衰减后,输入谐振,输出谐振,或两者有反应,但谐振水平中等。对输出信号衰减和频率调整的反应不尽一致,无信号过载,背噪很低。短天线下,有些收音机有输入谐振点,有些收音机有较强的输出谐振点,对输出衰减和频率调整有不同的反应。无信号过载,背噪很低。表明该类收音机在中波远程接收时可以采用长,短天线。然而,长天线的能量得不到充分利用,短天线的能量有不足够。该类收音机共5台,分别是2,12,19,20,21。该类收音机80%为数调数显型,80%有外接天线接入。

上述分析表明,以天线反应区分的三个类别的收音机特点差别非常明显。分别代表不同的生产年代,生产工艺,和技术性能。总趋势大致是调谐和显示数字化,提高电波能级处理(支持民用收音机象专业接收机那样从长天线上获取大量的电波信息),信号处理采用二次变频技术,灵敏度和选择性增强,配备完整的外接天线接入装置。
          
(2)天线调谐器的作用
数据表明天线调谐器对不同天线和不同收音机的作用。描述如下:
短天线型和中间型收音机
长天线下,天线调谐器起到适当的衰减作用,表现为大多数短天线型收音机不会过载;中间型收音机获得一定强度的谐振点。换言之,只能用短天线型收音机也能使用长天线。在短天线下,天线调谐器起到增益作用,使得两类的收音机都得到相应的输出谐振点。
长天线型收音机
长天线下,为了解天线调谐器的作用。特对输入谐振对输出谐振的单一作用和综合作了一个简单的试验(表2)。结果表明,天线调谐器对长天线型收音机可以产生良好增益。然而,该天线调谐器不支持长线型收音机使用短天线。

表2。天线调谐器对长线型收音机的作用
----------------------------------------
收音机    信号强度    
    AM747    AM927    AM990
----------------------------------------    
Sony
Sw55    1    4    4    4    
    2    8    8    8
----------------------------------------    
Degen
De1103    1    4    4    4    
    2    6    6    6
----------------------------------------    
AOR
AR8600mk2    1    14    13    13    
    2    14    14    14
-----------------------------------------    
注:1.单一输出谐振点
    2.连接输入谐振点
    表格中的数据为收音机的信号格数。

讨论
1.收音机
不同类型收音机对天线有不同的技术要求。短天线型收音机配长天线会过载,浪费了天线上的能量,同时降低了收音机的功能。反之,长天线型收音机配置短天线则浪费了收音机功能资源。所以,应当根据不同的使用要求,分析了解收音机的特点及其与天线的匹配关系,正确选择。
二次变频只是收音机的信号处理方式,这种方式提高了收音机的灵敏度和选择性。二次变频并不代表收音机天线类型。如SONY SW35,DEGEN DE1102 都属于二次变频类型,在本试验中都没有表现出可以利用长天线的特点。似乎有一种现象,可以利用长天线的收音机都是二次变频的,但不是所有的二次变频收音机都可以利用长天线。
中波远程接收适宜采用长线型的二次变频收音机。3500公里的业余活动用DE1103已经足够。曾用DE1103分别接收到来自巴基斯坦,印度,泰国,越南,菲律宾,韩国,日本的中波电台信号。表明只要充分发挥国产资源的优势,也可以接近或超过国外的同等水平。DE1103在中波远程接收中的唯一缺点是没有9k步进的开关。然而,几个回合下来,你反而可以熟记相关的频点数值。
如果想尽量减少接收时的低周波干扰,也可以使用廉价的车用收音机。

2.天线
从能量守恒定律的常识出发,可以理解长天线具有比短天线截取更多能量的能力。在力所能及的条件下,适当延长天线的长度并且认真地改善馈线质量,将可有效提高接收的水平。

3.天线调谐器
实验表明:这款基于10多款天调反复测试和理论考证的基础上集合而成的天线调谐器的输入谐振,输出谐振,输入衰减,输出衰减,频率调谐等功能正常。实验证实可用这款天线调谐器为不同档次的收音机的在不同天线条件下调整接收能量。另外,鉴别出不同的收音机类别,为进一步的远程接收打好了基础。


鸣谢
本文承蒙SHXW斧正,特此感谢。


UPMS1987
2005年5月9日
昆明,云南


图为参加试验的部分收音机


转换插头和转换线


整理:UPMS1987 2005.5.10 录入

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