低频时码接收机电路

低频时码接收机电路（JJY60，BPC）

许剑伟于莆田十中，2010-5-1

一、前言

读小学的时候，同学们常拿一些磁铁玩，有一种圆柱形的磁铁，磁力很强，我一直梦想拥有象这样的一块大磁铁（上高中后，我看到爷爷有这种磁铁，这才知道当时同学们的磁铁取自农村家庭广播喇叭上的永磁铁），后来我真的拥有了这样一块磁铁，我到处吸铁沙。到了小学四年级的时候，《自然》课的老师叫我们拿一条导线、铁钉两支、一个电池。我还不知道老师要我们拿这些东西干什么。课堂上，老师教我们绕制一个电磁铁，原来这世界上还有这等奇妙的事情。后来，我经常找一些柒包线制线圈，制造了很多垃圾。到了五年级，班主任要我们每人搞一个小制作，我正发愁，水利局的老乡到我家做客，他是一个熟悉电子学的大学生，从我的《少年科技》上选了一个“电子抢答器”，说是这个东西很好做。那个电路用了两个3AX31三极管，我根本不懂三极管，但对它有极大的热情。老爸跑到厦门帮我买来所需的器件，我们俩连夜加班制作了这个电路。由于分不清三极管的3个脚，所以没有制作成功，第二天一大早就去找那位老乡，他说三级管烧了一个，他从收音机里拆一个三级管给我换上，不过他说由于放大倍数不一样，抢答器工作不大正常。直到很多年后，我有了万用表，我才弄清楚三极管三个管脚的判别。

上初中的时候，已有基本的阅读能力，接触的电路就多了一些，我开始学做一些音频电路，但是对无线电的文章几乎看不明白。到了高中，回到莆田上学，在路边书滩上看到一本70年代的《无线电》杂志，里而讲到了调幅原理，所涉及的数学问题正是我刚学习的三角函数。我渐渐意识到数学在电路设计、制作中的重要作用。同时也有制作一台收音机的打算，但苦于没有元件无法制作。大学的时候，学习了一些基础课程，从此我对制作一台收音机更有把握了，于是借助学校实验室的仪器，绕制了所需的线圈，并制作了中波收音机，虽然灵敏度不高，不过收听效果不错。种种原困，我不再搞无线电了，去研究电脑了。两年前，突然对天文学问题十分感兴趣，我开始研究天文算法，这把我带进了另一个世界，设计了《寿星天文历》，得到许多网友支持。天文学与电子学，很多数理方法是相通的，有个明显的不同是，天文学要求高精度，少则3至5位有效数字，多则十几位有效数字，每一个轻微的误差都不能放过。岁差、章动、相对论改正、日月食……，等等一系列问题，都须要高精度，在牧夫天文网与网友讨论日食计算精度问题，讨论到最后总是在一两秒的误差上计较。我们的手表没有这等精度，要如何得到正确的时间呢？想了不少办法，发现长波低频时码是十分有效的、便捷的方法，于是重操旧业，再次研究一下无线电。

长波信号与中短波信号的传播方式有较大的不同，接收机制作技巧也有所不同。这方面的资料很少，只好从每一个细节入手，自行设计电路了，所以本文较长。

二、概述

设计目标：在东南沿海稳定的接收长波时码。

在福建，低频时码信号十分微弱，接收困难。淘宝上有卖低频时码接收模块，一个15元，我买了几个回来试验，效果不是很好。经常因电磁干扰收不到信号，如果使用220V电源供电，接收更加困难，于是我决定自行设计一款接收机，提高抗干扰能力，能够使用220V供电。

经过多天努力，终于设计并调试成功，与淘宝网的集成电路模块相比，信号接收稍好一些。较强干扰时，都不能接收，较弱干扰时接收成功率比淘宝模块好。本电路使用电源供电时，不受影响。

整机电路：

各元件的作用：

以大天线电路为例解释。

T1起到输入阻抗匹配的作用。在AGC输出为1.2V时，T1的基极偏置电阻上的电压只有0.6V左右，所以T1输入阻抗高达4.8M*26mV/0.6V=208k，天线的谐振阻抗是47k，基本不影响天线的Q值。T1本身也有少量的电压放大作用。

T2前级主力电压放大。

T3配合晶振完成滤波，具有少量电压放大作用。

T4后级主力电压放大。

元件选择：

时码载频放大的三极管选用高频管9018。9018本身的噪声不大，比较适合本电路。集电极接L2电感的那个三极管不可使用9013或8050之类的开关管，如果非要使用，请在集电极串接1k的电阻，因为开关管的饱和电阻太小了，如果存在某个瞬间的强噪声，会产生强大的集电集非线性流，造成严重的谐波干扰，线路不稳定。如果没有9018，也可以使用2N5551之类耐压较高的小功率硅管，耐压高了，最大工作电流比较小，饱和电阻一般会比较大。9018的饱和电阻也比较大，放大倍数约为100。9018属高频管，fT可高达500M 以上，不利于过滤高频干扰，所以建议输出级改用2N5551。

AGC电路、比较器电路的三极管使用放大倍数高一点的开关管。我使用的8050放大倍数约为300。请不要使用放大倍数只有20或30的管子。

电路中大量使用同形号的元电，购买十分方便。比如，使用了很多2.4M、10k的电阻。其中4.8M电阻可以由两上2.4M电阻串联得到。

1000uF/6.3V电容取自精英电脑主板。这种电容漏电很小。

同型号的元件，应采用同一批次，这样参数就比较统一，计算起来很方便。差动平衡输入级的两个三极管，参数尽量一至，如放大倍数相差20%不要仅紧，如果相差了5倍，这就不好了，同样两个差分管的be正向压降也应一至，只要是同一批次的，参数一般差不了多少。

二极管全部使用1N4148。发光二极管选用红色的、发光灵敏度高的，这样在0.1mA电流下也可以发光，有利于降低整体耗电量。检波管使用9012或8050均可，使用8050效率高一些。

有条件的，可使用双面敷铜板制作。如果使用万能板制作的，还应垫一块单面敷铜板当作电场屏蔽板，以减小电路本身噪声。

电路正常工作时，应可以看到发光二极管每秒稳定闪烁一次。由于AGC电压上升缓慢，所以开机几十秒后才能正常工作。调试时，应注意天线的方向性。电场、磁场的方向垂于电波传播方向的。

整机性能：

以大天线为例。

当场强为1.0mV/米时，工作状态优良，时码信号十分清析。当场强为0.5mV/米时，工作状态正常。当场强为0.2mV/米时，工作状态不知道，没有测试条件。虽然只用4个三极管进行信号放大，但整机灵敏度不会比淘宝模块差。

抗干扰能力：优良。在我家一般很少收不到信号。可以使用市电供电，不怕市电干扰。

积体：很大。

| 电原适应范围比较宽大，估计2.5V以下也可工作。

三、制作技术及相关知识理论

1、JJY60参数、时码格式如下：

日本通信综合研究所于2001年10月在九州富冈新建了60kHz的授时发射站JJY60。

发射站名称：JJY60（九洲局）

长波频率：60kHz

发射功率：50kW

发射站所在地：日本福岗

发射地标：33°28’N，130°11’E

发射时间：永久

调制方式：幅移键控法（通断键控调制法）

距离福建：约1500公里

编码格式：有P、1、0三种时码信号。保持100%高振幅0.8s后转为10%低振幅0.2s表示0码，保持高振幅0.5s后转为低振幅0.5s表示1码，保持高振幅0.2s后转为低振幅0.8s表示P码。每分钟为1帧，传送60个时码信号，这些信号包含分、时、日、年、星期等时间信息。连续两个P码表示帧开始。每10秒钟出现一个P码，P码是定位码。时间按照BCD码格式解码即可，详见下图。