當一個發出某一頻率波(無論是聲波或電磁波現假設其頻率為)的物體以高速移向某一點A時, 站立在A點上的觀測者所觀測到該波的頻率是會比其原先真正的頻率稍為高(). 相反, 如該物體以高速離開該A點的話, 站立在A點上的觀測者所觀測到該波的頻率則將會比其原先真正的頻率稍為低().

在方向儀的實際應用

要利用多普勒效應原理來測量無線電波來源的方向, 我們可以造一枝如Fig.1般的無方向性天線, 然後將它如Fig.2般沿著一個軸心以一個固定的高速率旋轉. 如是者大家定可想像到這枝天線將會在旋轉的平面圓周上有一半時間是以高速移向電波來源的方向, 而另一半時間則是以高速移離電波來源的方向了. 而當天線轉至與波平面(wavefront)成九十度角之直線上時將會是最高速移向或者移離的時候了. 在最高速移向來源方向時就量度到一個比較高的頻率, 在最高速移離來源方向時就量度到一個比較低的頻率, 只要設計一個計算器運算出天線在轉至圓周上那一點的頻率是最高和最低, 然後再透過簡單的幾何運算當即可測出電波的來源方向了. 至於那個計算器的設計和製造相信不會是今次徵文比賽的要求吧.

至此, 相信有些朋友已經等不及要問……現實中何以造出一條可以沿著軸心不斷旋轉的天線啊 ?

現實中如果要造出一枝這樣的天線, 恐怕就等如要造出一部雷達用的天線來了. 這當然是誇張了一些, 不過我們可以利用一些電子線路來令到接收回來的電波好像是由一枝不停旋轉的天線而來的啊. 這就要有賴於一些高速開闢的檢波二極管了.

相信 Fig. 3 中的一個小盒子裡就是一個藏有這些高速開闢的檢波二極管的天線旋轉合成器(RF Combiner 或者叫作RF Summer), 其作用就是把排成圓環形陣距的4枝或8枝(有些甚至有16或32枝)的天線不停地作同一方向順序作高速的開和關, 此種順序的開關就好像是輪流由圓周上不同的天線來接收一樣, 圓周上的個體天線數目越多, 則越接近是一個圓形, 這不就是模擬出一枝不停在空中旋轉的天線來了嗎 ? 而這個輪流開關天線的次數就是天線旋轉的頻率, 也就是前述的計算器所量度出比原本來源電波的頻率所增多或減少了的頻率來了.

把這個頻率加諸於來源電波的頻率上並接上一部窄頻接收機則會在接收機的音頻輸出時差出一個和天線旋轉時差不多的頻率來, 而這個頻率就是那些方向測量儀上所標示的commutation frequency了. 通常這個commutation freq.都不會用得太高(大約是1kHz 至 1.5kHz)左右. 當這個音頻被加諸於來源波上後, 其相對於用以旋轉天線用的時鐘頻率的相位角就是電波來源的方向角(bearing angle)了. Fig.4中的微電腦就是用來計算出這個相位並把它換算成方向角及顯示在圓盤形的LED上.

以上來稿由三藩市Archie Wong提供, 而手提烏英拍亦已按Archie Wong兄之香港親友地址以Fed-Ex送出, 在此謹代表眾Ham友多謝提供如此詳盡之文稿!

以下為此方向儀之各相關圖片供大家參閱

規格

實際應用時裝在車上的天線系統	流動系統時一景	方向指示器	整套儀器可收藏在一個手提箱內
可時連接手提電腦用軟件控制		各種不同頻帶用的天線	流動車載用的磁石座天線
	安裝在擋風玻璃的方向指示屏幕	天線訊號高頻混合器	固定台用天線

**其餘兩位投稿者由於以英文為文的關係恕未能採用, 請見諒 !