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航空通訊頻譜監視系統(一)
航空通訊接收機製作

No.23   1994 Nov.   p54~59,   by 林茂榮 / BV5OC



假如你和許多喜愛監聽無線電通訊者及部份業餘無線電人員一樣,也對航空通訊抱有 無比的興趣,但是卻苦於缺乏設備,或不知道如何著手,那麼,此篇介紹很可能會合 你的胃口。

基本上,本文主要是以 VHF 波段航空通訊接收機為主,但是,為了以此為基礎,發 展為 VHF 航空通訊頻譜監視系統,除了包括電子掃描式的 VHF 航空通訊接收機外, 鋸齒波產生器與示波器相關的介面,及適合接收 VHF 航空通訊用的 SLIM JIM 天線 ,還有如何聽懂航空通訊等,都納入本文的討論範圍……

……它以電子掃描方式,利用變容二極體來控制選台線路的本地振盪器,足以清楚地接 收到 118~135MHz 內的 VHF 航空通訊的相關訊號……

    本文所要介紹的 VHF 頻段航空通訊接收機。可以接收 118~135MHz 的航空通訊,而 為了配合稍後要討論的頻譜監視系統。選台線路採用電子掃描式,也就是利用變容二 極體來控制選台線路的本地振盪器。而不是傳統的可變電容。

    此接收機的靈敏度夠,影像排斥比佳,訊號 / 雜訊比也表現不錯,穩定性也不差, 足以清楚地接收到 VHF 航空通訊的相關訊號,包括地勤方面的聯絡、地對空的通訊 、及某些航空廣播用途的訊號。

    電源可以採用 006P/9V 乾電池,雖然耗電量並不大,但是對 006P/9V 乾電池而言, 稍嫌不經濟些,大約只能連續使用數小時,但這可以讓你到處移動,方便隨時隨地來 操作。當然在室內做為基地方式使用的話,可以改採比較經濟的供電方式,像是電源 供電器、電瓶等。如果配合架設在室外的天線,此接收機可以收聽到訊號的範圍。遠 超過 100 公里。


線路說明

    圖 1 是此電子掃描式航空通訊接收機的線路圖。此接收機以四只 IC 為主要組成核 心,構成了超外差的 AM 接收機。這四只 IC 包括:NE602。雙平衡混頻器;MC1350 ,線性中頻放大器;含四只運算放大器的 LM324;以及聲頻放大 IC, LM386。在正 常操作時,透過插入 J1 的天線,可以取得 AM 方式的無線電航空通訊訊號。

    此訊號經由 C1 耦合到一個 3 段的調諧濾波線路,這是由 L1~L5 及 C2~C6 所組成 的帶通濾波器,它可以衰減掉 118~135MHz 以外的訊號。經過此道濾波手續之後,可 以提高接收機的選擇性 (SELECTlVITY)。

    訊號再經由 C7 耦合入 Q1 電晶體組成的訊號放大器,以提高訊號振幅,也就是加強 此接收機的靈敏度。之後就由 C8 耦合,進到雙平衡混頻器 IC NE602 的第一腳。

    NE602 在此不只提供雙平衡式混頻,它本身也含有一可組成本地振盪器的電晶體,在 這裡就中可變電感 L6 及網路內的相關電容,組成了一個可以產生比 118~135MHz 高 出 10.7MHz 的本地振盪器。

    先前說過,這裡採用電子掃描式選台,由變容二極體及可變電阻 R1 所組成的調諧網 路,能讓本地振盪器的振盪頻率,橫跨 15MHz 的範圍。

    本地振盪器訊號與來自天線相差 10.7MHz 的航空通訊訊號混頻後,會出現在 NE602 的第 4 腳,並導入 10.7MHz 的陶瓷濾波器 FIL1,此陶瓷濾波器提供了一窄頻寬的 通過管道,大大地提高了對訊號的選擇能力。中頻訊號通過陶瓷濾波器 FIL1 之後, 經由 Q2 放大,完了之後,再由 C16 耦合,進入 U2 中頻放大器,

    在這裡,U2 不僅可對中頻放大,還可提供自動增益控制的功能。放大後的中頻訊號 ,可以利用 T1 調諧變壓器,來取得較強的中頻訊號。中頻 AM 訊號經由二極體檢波 之後,就可以取得聲頻訊號。此訊號可以在輸入訊號很強時,自動降低 U2 的增益, 或者在輸入訊號較弱時。自動增加 U2 的增益。這可以避免因為訊號強弱的差異,而 使聲音忽大忽小。總之,它可以消除射頻訊號的強弱變化,使音量保持恆定,維持在 舒適的音量水平。

    在這裡,也把靜音線路設計進去了。它可以由 R3 來做調整。靜音裝置的主要作用是 ,可以把在固定音量以下的雜訊阻絕掉,不讓它在喇叭出現;控制得宜的話,靜音裝 置可以讓你只有在通話時段出現聲音。其餘時間 (會有背景雜訊) 可以讓接收機安靜 無聲。

    音量的大小可以由 R2 去控制,因為聲頻訊號是經由它透過 C26 耦合,再送給 LM386 的,它是一只可以低電壓供電的聲頻放大 IC,配合靜音線路,你會發現背景 雜音很低,不容易聽到。用它做為聲頻放大,足以推勒喇叭或一般耳機,產生足夠的 音量。


開始製作

    此 VHF 波段航空通訊接收機,可以裝組在一塊線路板上。如圖 2 及圖 3 所示。其 尺吋大約是 10x12 公分。其中應注意某些零件的規格,例如 J1、 J2、開關 S1、變 壓器 T1 及所有的可變電阻。

圖一 (68K) 請用 360dpi 列印
圖二 (49K) 請用 360dpi 列印
圖三 (136K)請用 360dpi 列印

    至於線路板,如果你一時失察,把所有零件找齊了,才發覺獨缺線路板,就算你想到 用土方法來組合,也無可厚非,但是在本地振盪器部份,頻率高達 150MHz,恐怕對 一般的拉線及零件擺放位置,要有某些限制,不得不去注意。

表一:製作航空通訊接收機所需的零件清單


U1: NE602
U2: MC1350
U3: LM324
U4: LM386
Q1: 2SC2570 OR 2N5179
Q2: 2N3904
D1: BB405 OR BB505
D2: 1N270 OR 1N34,其他鍺二極體也可以代用
D3: 1N914

R1, R2, R3: 10KΩ可變電阻
R4, R9, R15, R16, R20, R21, R24:4.7KΩ
R5, R7, R11, R18, R25, R27:1KΩ
R6, R28: 270Ω
R8, R12, R17, R23:10KΩ
R10, R14:1MΩ
R13, R22:33KΩ
R19:100KΩ
R26:22KΩ

C1, C7, C8, C13, C16:0.001uF
C2, C4, C6:82pF
C3, C5:3.9pF
C9, C17, C19, C20, C28, C30:0.01uF
C10, C15, C21, C25, C26, C31: 4.7uF/16V
C11: 10pF
C12, C14: 27pF
C18, C27, C29: 100uF/16V
C22: 0.47uF
C23, C24: 0.1uF

L1, L3, L5: 1-1/2 #24漆包線
L2, L4: 0.33uH
L6: 0.1uH
T1: 10.7 MHz 中週

FL1: 10.7MHz 陶瓷濾波器
S1: SPST開關(單刀單擲開關)
J1: RCA 座
J2: 小型耳機插座
B1: 006P/9V 乾電池

    備齊了零件之後,便可以開始裝組。零件清單參看表一,裝組時,應特別注意電容、 二極體、電晶體等元件的極性,只要有一點點的差錯,也可能使接收機完全無法正常 工作。

    首先,建議你先把被動元件,如跳線、電阻、電容,及電感等焊上去,再接著焊接二 極體、電晶體、及 IC 等主動元件。一旦裝妥了主動元件之後,應先靜下心來,重新 檢查一切可能的錯誤,像是冷焊、裝錯極性、放錯方向 (IC) 等。待自認一切無誤之 後,才可進入試投電源階段。

    機殼可以購買萬用試驗盒來加工。如果你打算完成整套航空通訊頻譜監視系統,則機 殼要大些,因為可能還有某些線路須要占用空間。我選用 8x18x25 公分的萬用盒。 如果純粹只想完成航空通訊接收機,有一款 5.5x16x17 公分的萬用盒,極為適合。

    這些萬用盒的面板,均為薄鋁片,很容易加工。你得自行鑽孔,以便固定 R1、R2、 R3 及留孔供 S1、J1 及 J2。加工完畢後,為了容易辨認,你可以使用轉印紙,在各 旋鈕及插孔處標上名稱,以利連線及操作。

    關於天線,只要長約 50 公分的導線,就是最簡單的天線了,當然,若是為了能有效 接收航空通訊,還是要設置一只室外天線。後面會介紹一種叫 SLIM-JIM 的天線,做 為此製作的一部份。


測試及調整

    此接收機需要調整的地方並不多,線圈 L6 是用來調整本地振盪頻率,讓你可以定好 此接收機選台的範圍。線圈 T1 是中頻變壓器,調整圈蕊可以得到最強的中頻訊號。

    頻率的校正,可以採用 VHF 訊號產生器、計頻儀或極高頻接收機。把 R1 調在中間 位置,調整 L6,直到所測得的頻率是你想接收的頻率加上 10.7MHz。例如,你希望 把選台的中央頻率,設定在 129.3MHz。那麼,必須調整 L6,使本地振盪訊號的頻率 是 140MHz (129.3+10.7)。注意調整 L6 時,必須使用非金屬的調整棒。任何金屬的 工具,都會使你調整 L6 時,既費時,又容易弄壞 L6 的蕊心。

    完成之後,轉動 R1 找著任何一個電台訊號,音量不要調得太大,調整 T1,在聲音 最大時停下來,通常 T1 最理想的位置是從頂端往下轉 2-3 圈左右。

    如果你是住在機場附近,那是最好不過的了。例如台北市區,可以利用 127.4MHz 來 校正此接收機,該頻率是一航空廣播訊號,除了深夜外,此頻率一直以廣播的方式, 傳送有關松山機場的進場必要資料。

    如果你住在桃園地區,則頻率可以改用 127.6MHz;新竹地區則是 127.8MHz;台中地 區則可以試試 128.0MHz。

    另外,標幟台訊號也可以利用;台北松山機場的標幟台頻率是 112.5MHz,呼號是 APU。當然,極為活躍的頻率,像是高雄小港機場的進場頻率 124.7MHz;台北飛航情 報區的 126.7MHz、133.1MHz、 125.5MHz、125.1MHz、 129.1MHz、及 134.1MHz 等 頻率訊號,也都很容易收到。

    總之,調整 L6,先定出此接收機選台範圍,再調整 T1,以得到最強的訊號,就這麼 簡單。


完成使用

    天線接頭插入 J1。J2 可以接用 4~8 歐姆的喇叭或耳機。壓下 S1 之後,打開接收 機的電源,可能聽到一些背景雜音訊號,也可能什麼都沒聽到。旋轉 R2 靜音控制鈕 ,依反時針方向轉到底,然後以順時針方向旋回,直到出現爆米花似的背景雜音,再 以反方向稍為回轉,背景雜音很快消失。此時就是靜音裝置的正常工作情形。

    航空通訊並非一般廣播,飛行員之間或與地面電台之間的通訊對話極為簡捷,也許只 有短短的幾句話,因此,找訊號的技巧要拿捏得宜。你可以用稍快的速度轉動 R1, 一旦有聲音的跡象,馬上停住,並稍微回轉,便可以很快地找到正進行通訊的頻率。

    如果有 2 米波段的收發機,也能幫得上忙,請製作一小線圈,直徑以能套入 L6 為 原則,圈數 3~5 圈就可以了,利用此線圈拾取本地振盪訊號,把收發機接收頻率調 在 143.7MHz,調整 L6,直到收發機上出現最強的訊號,此時就是本地振盪器的頻率 ,在此,你可以接收到 133.1MHz 的訊號。

    檢修如果完成之後,接收機沒能正常工作,首先要確定的是,電池的極性裝對了嗎? 還有電池扣 (供電) 的接線焊妥嗎?聲音輸出的喇叭線焊妥否?另外,線路板上有一 些跳線是否忘了接?應特別小心的是 IC 的方向,二極體、電晶體或電解電容的極性 。尤其是 U1 本地振盪器線路的 C11 及 C12 有沒有裝對。你可以利用漆包線 (或導 線) 裝成一個可以套入 L6 的線圈,該圈徑以能套入 L6 為原則,圈數 4 或 5 圈即 可,然後接到 VHF 接收機的天線輸入端,利用 VHF 接收機上的頻率讀數,可以得知 本地振盪器輸出訊號的頻率值,當然也可以接用計頻儀,來取得頻率讀數。

    由於是超外差式接收機,且中頻是 10.7MHz。如果利用上述方法能確定本地振盪器線 路正常,那麼其餘的線路就容易處理了。

    在未更進入主題之前,有一只 IC 零件相當重要,在許多線路內它往往是主角,因此 ,不得不特別花些時間去了解它,它就是 NE602。 《下期待續》 END



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