零起步学无线电收发——从等幅波发射机认识振荡与发射

利用无线电波传递信息，具有传输距离远、传送信息量大、可以穿越大多数障碍物以及无须架设线路等特点，广泛应用于通信、广播、遥控和遥测等领域，也吸引了大批无线电爱好者投身其中。要发射无线电波，首先要产生无线电波。“振荡”电路就是按照人们的意愿产生无线电波的“机器”。
高频振荡器
振荡器是一种不需要外加输入信号，而能够自己产生输出信号的电路。产生无线电载波信号的高频振荡器属于正弦波振荡器。正弦波振荡器由放大电路和反馈电路两部分组成，反馈电路将放大电路输出电压的一部分正反馈到放大电路的输入端，周而复始即形成振荡，如图1所示。高频振荡器有变压器耦合振荡器、电感三点式振荡器、电容三点式振荡器、晶体振荡器等多种电路形式。

图1 正弦波振荡器
1. 变压器耦合振荡器
变压器耦合振荡器电路如图2所示，变压器T包括振荡线圈L2和反馈线圈L1，L2与C2组成LC并联谐振回路，作为晶体管VT的集电极负载，L1接在VT基极。VT与LC并联谐振回路构成选频放大器，只有频率f ＝f o的信号得到放大，并经变压器T正反馈至基极，形成振荡，振荡频率f o＝1/（2π L 2C2），正弦波信号经C4耦合输出。变压器耦合振荡器的特点是容易起振，输出电压较大，但最高振荡频率较低。
2. 电感三点式振荡器
所谓三点式振荡器，是指晶体管的3个电极直接与振荡回路的3个端点相连接而构成的振荡器，如图3所示。

图2 变压器耦合振荡器

图3 三点式振荡器
等幅波发射机制作实例
等幅波发射机可以产生和发射等幅无线电波，即没有被调制的无线电载波信号，它是用各种调制方式传输无线电信号的基础，也可用作等幅无线电报实训或简易无线电遥控。
1. 电路原理
图14所示为等幅波发射机电路，它实际上就是一个高频振荡器，产生频率为40MHz的高频无线电波。晶体管VT1、VT2及L1、C1等构成双管推挽高频振荡器，振荡频率由L1、C1谐振回路决定，电路产生的高频信号由L1耦合至L2，通过天线发射出去。L3为高频阻流圈，C2为高频旁路电容。双管推挽高频振荡器具有易于起振、输出功率大的特点，适合无线电爱好者制作。

图14 等幅波发射机电路图


图15 9018NPN型高频小功率晶体管
2. 元器件选择与自制
VT1和VT2选用9018等NPN型高频小功率晶体管（图15），VD1和VD2选用2CK10等开关二极管。C1 ~ C4选用高频瓷片电容器，电阻无特殊要求。电感线圈需自行绕制。绕制L1的方法是：利用一直径5mm左右的圆棒（例如墨水笔芯）作为模具，用直径1mm的镀银线（也可用裸铜线）在模具上绕10圈，脱胎为空心线圈，并将其均匀拉长为20mm左右，然后另用一截镀银线在线圈中间（5圈处）夹紧并焊牢，作为抽头引线，如图16所示。天线采用一段软导线，其一端接地，然后在L1上缠绕4圈作为L2，余下的拖线即为天线，如图17所示。高频阻流圈L3选用固定电感（图18），也可自制，方法是：利用1MΩ左右电阻作为骨架，用直径0.1mm漆包线在其上密绕90圈，线圈两头分别焊牢在电阻的两引脚上即可，如图19所示。

图16 绕制电感线圈

图17 在线圈上绕上软导线

图18 固定电感

图19 L3的制作
3. 制作与调试
整机可用爱好者熟悉的“洞洞板”装制，十分方便。制作好的电路板如图20所示，左侧为天线，右侧经开关S接电源正极，黑线接电源负极。本机安装无误一般不需要调整即可正常工作。如需调节振荡频率，可适当改变C1的大小，或增减L1的匝间距离。

图20 制作好的电路板
用电键取代电源开关S，本机即成为一台简易的等幅无线电发报机，可作为业余无线电爱好者实训之用。__
3个电抗中，Xbe、Xce必须是相同性质的电抗（同是电感或同是电容），X cb则必须是与前两者相反性质的电抗，才能满足振荡的相位条件。
电感三点式振荡器电路如图4所示，L1、L2、C4为构成振荡回路的3个电抗，由于振荡回路的3个电抗中有两个是电感，所以叫做电感三点式振荡器。
电感三点式振荡器是利用自耦变压器原理将输出电压U o反馈到输入端的，电感L1和L2可看作是一个自耦变压器，L1上的输出电压U o通过自耦在L2上产生反馈电压Uβ，Uβ与Uo反相而与Ui同相，形成正反馈而使电路振荡。电感三点式振荡器的特点是容易起振，波段频率范围较宽，但振荡输出电压波形不够好，谐波较多。
3. 电容三点式振荡器
电容三点式振荡器电路如图5所示，L、C3、C4为构成振荡回路的3个电抗，由于振荡回路的3个电抗中有两个是电容，所以叫做电容三点式振荡器。
电容三点式振荡器中，C3上的输出电压Uo同时加在L、C4支路上，由于电感上电流滞后电压90°，所以支路电流I 比Uo滞后90°。 而I 流过电容C4所产生的反馈电压Uβ又比I 滞后90°，即与输出电压Uo反相（相差180°）而与输入电压Ui同相，实现了正反馈，电路实现振荡。电容三点式振荡器的特点是振荡输出电压波形好，振荡频率较稳定，但不易起振，波段频率范围较窄。

图4 电感三点式振荡器

图4 电感三点式振荡器
4. 晶体振荡器
为了进一步提高振荡器的频率稳定度，可以采用晶体振荡器。因为晶体的谐振频率十分稳定，因此晶体振荡器具有非常高的频率稳定度。根据晶体在电路中的作用形式，常用的晶体振荡器可分为并联晶体振荡器和串联晶体振荡器两类。
并联晶体振荡器电路如图6所示，晶体B作为反馈元件，并联于晶体管VT的集电极与基极之间。这是一个电容三点式振荡器，晶体B在这里等效为一个电感元件使用，与振荡回路电容C2、C3一起组成并联谐振回路，共同决定电路的振荡频率。
串联晶体振荡器电路如图7所示，晶体管VT1、VT2组成两级阻容耦合放大器，晶体B与C2串联后作为两级放大器的反馈网络。晶体B在这里等效为一个纯电阻使用，将VT2的集电极电压反馈到VT1的基极，构成正反馈电路。电路振荡频率由晶体的固有串联谐振频率决定。

图6 并联晶体振荡器

图7 串联晶体振荡器
高频放大器
无线电发射电路的组成通常包括振荡器、调制器、高频放大器和天线等，如图8所示。高频放大器的作用是将振荡器产生的高频信号放大到足够的功率，送至天线发射出去。数十毫瓦以下的小功率发射装置也可以不用高频放大器，而由高频振荡器直接通过天线发射。
高频放大器是一种选频放大器，它只放大我们需要发射的频率的无线电信号。选频放大器最显著的电路特征是，放大器的负载是LC谐振回路。
高频放大器电路如图9所示。VT为高频放大管，L1与C2组成并联谐振回路，作为VT的集电极负载。L1、C2并联谐振回路的谐振频率为f o ，只有f ＝f o 的信号得到放大，由L1耦合至L2送__________入天线发射，电路谐振曲线如图10所示。R1、R2为VT的基极偏置电阻。C1为输入耦合电容。

图8 无线电发射电路方框图                       图9 高频放大器                           图10 高频放大器频率曲线
天线
天线是无线电发射和接收系统中必不可少的部分，它承担着向空间辐射无线电波或从空间接收无线电波的重任。天线的形式多种多样，常用的中、短波段天线主要有垂直天线、倒L天线、T形天线、伞形天线、笼形天线（图11）、鱼骨形天线、八木天线（图12）、鞭状天线（图13）等。
小型或业余条件下的无线电发射和接收多采用鞭状天线，例如手机、对讲机、无线电遥控器等。收音机上的拉杆天线就是一种鞭状天线，甚至一根导线也可以成为鞭状天线。当天线的长度为1/4波长时发射效率最高。在天线的根部或中部串入加感线圈可以缩短天线的长度。

图11 笼形天线

图12 八木天线

图13 鞭状天线