0.8W 短80米无线电测向信号源开发

这个是本科期间开发的一套80米无线电测向信号源，为数不多的至今仍在社团使用的产品，无限接近于产品的程度，记录一下开发的过程。

BG2CRW自制80米信号源方案

为了可以在哈工大更广泛的普及无线电测向运动，我们BY2HIT的研发团队自己开发了短80米无线电测向的信号源，用80元左右的成本完成了我们自己的信号源。

信号源特点如下：

1.采取5000mAh锂电池，采取可充电方案，最大可连续开启7小时

2.采用频率发生芯片作为本振，可以用最低的成本，最简单的方案实现11个频率的切换

3.采用丙类放大器，功率可达0.7W，树林中最大覆盖范围1km。

4.调谐电感采用多抽头的线圈和波段开关制作，材料简单易得，易于仿制。

5.程序中加入电源检测报警功能，可以提醒使用者及时充电。

一、原理介绍

1. 本振方案：

本信号源本振采用基于PLL的频率发生芯片CDCE913，该芯片最高可稳定输出230MHz，芯片由单片机控制，优势在于本振采用数字方法，大幅度降低成本，可快速切换频率，并且频率十分稳定。该芯片采用I2C总线与单片机进行通信，寄存器配置方法可使用TI官方提供的clock pro软件进行查询，列出不同频率下寄存器的配置表。当检测到拨码开关选频指令后，及时通过I2C总线控制本振芯片切换频率。芯片的S0脚可通过高低电平控制信号是否输出，十分适合作为CW信号的切换开关来使用。

输出信号为3.3V TTL电平，为防止后级功放电路因为某些原因输出电流过大，采用一个限流电阻来保护芯片。

图1

如图2，主控采用atmega168pa-au单片机，我们需要注意将328p单片机的ISP下载电路引出。我们可采用Arduino的开发环境可进行快速开发，代码见附录。

其中指示灯占用了D9,选择频率占用了D5,D6,D7,D8通过8421编码进行选择0-10号台，我们采用4位的立式拨码开关。电源检测占用A2脚，D4脚控制信号是否发射，电路如图3：

图2

图3

2.电源方案：

整机数字部分采用3.3V供电，模拟部分采用9V供电，采用锂电池供电，包含充电电路。

其中锂电电压转3.3V电路如下：

图4

升压电路采用国产芯片HX3033，需注意，该芯片纹波极大，但胜在便宜，功率大，外围电路简单，我们需要注意在后级电路多加一些去耦电容，以防止后级谐振，电路如图5：

图5

充电电路采用TP4056芯片，R12编程电阻可调整锂电池的充电速度，我们将其配置在500ma的充电电流，防止烧芯片，充电过程中，芯片发热较大，属正常现象，电路如图6：

图6

3.功放方案：

为了抑制电源纹波，我们采用了L2,C24,C25,C18做为电源滤波，其中L2为扼流圈，可采用1Mohm电阻上面用漆包线绕30多圈，Q1三极管用作共射放大器，工作在开关状态，将芯片输出的3.3V信号通过放大器放大到电源电压，然后经过射极跟随器Q2做为缓冲级，然后信号经过传输线变压器，将信号放大为2倍，最后经过VT3和T2组成的功率放大器，在测试过程中，我们可以在信号进入L3之前检测到峰峰值80V的正弦信号。

图7

二、制作流程

PCB焊接，需要注意几个线圈的绕制。

T1线圈：13：26的线圈，用0.4mm的漆包线，取3段，拧成一股，可一头使用电钻，另一头固定在洞洞板上，缓慢转动电钻，使三根线均匀的拧在一起，然后绕在小磁环上（本文提到的小磁环均为外径22mm，内径14mm，高9mm的绿色磁环），绕制13圈，引出6个线头，把其中不是同一根的两个线头焊在一起，注意同名端问题，不要让方向相反的两根线串在一起，否则磁通相消。将初级两个线头和次级的两个线头焊在电路板上，如图所示：

图8

T2线圈：此线圈初级共3个抽头，次级两个线头，注意15圈和4圈的焊接方式，不要焊反，无同名端问题。仍使用小磁环。如图所示：

图9

L4线圈：此线圈用做反映调谐状态，将漆包线在小磁环上顺序绕17圈，然后在两个线圈之间焊接一个红色小LED，没有方向。L3线圈输出之后，将线穿过该线圈，焊接到天线输出的香蕉头端子，如图所示：

图10

L3线圈：该线圈采用大磁环，特别注意使用镍锌材料的磁环，直径在4cm左右，不要使用绿色的磁环，绿色磁环磁导率过于大，漆包线绕一圈的电感量相当于黑色磁环的十几圈的量，没有办法分级调节。在绕制的时候，每4圈留一个抽头，最后包括首尾一共12个抽头，按顺序焊接到12脚拨码开关上，最后公共端引线穿过L4焊接到天线端子。电路板输出脚接至线圈的第一脚，此后11个脚按顺序焊接到波段开关的后10个脚上。如图所示：

图11

三、调试方法

1.电源部分调试

首先将电源部分焊接完成，使用万用表测试充电电路能否正常充电，TPS79333的3.3V输出是否正常，HX3033将电池电压升至9V是否正常。

2.本振部分调试

将单片机及外围电路和CDCE913焊接完成，用Arduino as ISP下载程序，观察指示灯是否开始亮，如果没有亮，则检查I2C接口是否有问题，一切正常后，可以用示波器观察本振输出的信号，频率在3.5MHz-3.6MHz。基于Arduino开发的程序容易修改，广大ham可根据自己的想法去修改程序。

3.制作天线

天线长3m，地线长2m，使用一般导线即可，分别在两根线的一头焊接红色和黑色的香蕉头。天线的另一端可用铁丝制作铁钩，系住天线的一端，方便日后使用挂在树上。

3.功放部分调试

此部分制作较为困难，首先焊接共射放大器，通过示波器看到信号幅度约为电源电压。然后焊接射极跟随器，输出电压会略微下降。然后焊接T1线圈，输出信号峰峰值约为18V。接下来焊接功率管和T2线圈，保证输出信号约为80V左右，如果幅度没有达到80V，说明前级没有达到较好的谐振状态。最后将面板上的L3,D3,L4连入电路，然后插上天线和地线，可观察到调谐灯亮起，转动调谐旋钮，使调谐灯最亮，此时用示波器观察输出可看到峰峰值约300V的信号。然后我们打开测向机，调到对应频率，即可听到台号。

电路板调试完成后，实物图如下：

图12

4.装盒

我们采用了某宝上常用的公模塑料壳，手工开孔，留出开关孔，充电孔，拨码开关孔，天线，地线，调谐指示灯，状态指示灯，调谐旋钮。效果图如图：

图13

图14

成品图：

图15

四、使用效果

我们集合BY2HIT研发团队之力，在五一猎狐的前一周，赶工制作了11台信号源，由于之前紫丁香小卫星剩下了几十节18650可用，我们没有额外花钱买电芯。最终用了600多元，完成了一整套信号源。BY2HIT在五一期间组织同学们在哈尔滨美丽的太阳岛在上下午各组织了一场完整的无线电测向比赛，由于之前一直经费有限，这是我们第一次用完整的11个台组织比赛，效果非常好，大家情绪高涨，一整天所有信号源各工作约7小时，没有出现问题，整场活动非常顺利，信号调试最好的信号源几乎可传播1.5km左右，比某宝成品信号源效果略好，鉴于其可充电，维护成本低，非常适合非专业的测向活动用品。

另外我们的项目在Github开源，同时大家联系BY2HIT可获得套件和技术支持，如有意向，请大家关注BY2HIT官网……

附代码及原理图：https://github.com/BG2CRW/80m-ARDF-Source

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