测向机的主要功能是测定发信电台的方向，这就要求测向机必须具备良好的方向性。这主要依赖测向天线的设计与制作。
1.磁性天线工作原理
160米和80米波段测向使用的磁性天线，由磁棒和绕在磁棒上的天线线圈及引线、屏蔽罩组成。基本结构如图2-4所示。
（1）磁棒 磁棒由软磁铁氧体磁性材料制成。它的特点是既易被磁化，又易退磁，有较高的导磁率。对于均匀磁场来说，磁棒内部所产生的磁阻远较空气小，所以将有大部分磁力线集中到磁棒内。图2-5（a）所示为一均匀磁场，图2-5（b）表示了加入磁棒后磁场的分布。由图中不难看出，磁棒的加入，聚集了大量空间磁力线，从而使磁棒上的线圈感应出很强的信号电压。
（2）磁性天线工作原理 我们来看图2-6，这是将磁性天线平行于地面放置，并接收垂直极化波时的俯视图。电波从左向右传播，其磁场方向必定垂直于电波传播方向，并与地面平行（如图中虚线所示）。磁性天线的输出电势E磁会随O的改变而变化。
当磁棒轴线与电波传播方向平行时（θ=00，θ=1800），磁场方向与磁棒垂直，磁力线无法顺着磁棒穿过线圈，线圈感应电势为零，即e磁=0。当磁棒轴线与传播方向垂直时（θ=900，θ=2700），磁场方向与磁棒平行，磁棒聚集最多的磁力线通过线圈，线圈中的感应电势最大。磁棒轴线与传播方向成其它角度时，多少会有一部分磁力线通过磁棒，天线有电势输出。θ愈接近00或1800，e磁愈小；θ愈接近900或2700，e磁愈大。总之，e磁随θ的变化而变化，其变化情况可用图2-7表示，这就是磁性天线的“8”字形方向图。
在其它条件不变的情况下，磁性天线转动1800，e磁改变极性。设在00～1800范围内的感应电势为正值，则180～3600的感应电势为负值。
当用耳机作为测向机指示器时，所发声音将随e磁的大小而变化。若转动磁性天线一周，当磁棒轴线正指电台时（即图2-7中的00、1800两个方向），耳机声音最小或完全无声，此时称小音点或哑点；当磁棒轴线的垂直方向对着电台时（即图中的的900、2700两个方向）耳机声音最大，此时磁性天线正对着电台的那个面称大音面，或大音点。在测向中，只要转动磁性天线，找出哑点，发射台必定位于磁棒轴线所指的直线上，这就是通常所说的测双向定线。
（3）单方向的确定 由磁性天线的方向图可知，天线转动一周，测向机将出现两个声音最大处和两个声音最小处，即磁性天线的方向图具有双值性。利用这一点，可以测定电台所处的一条位置线，但判断不出它究竟处在位置线上的哪一边。因此，仅具有双值性的测向机在测向运动中是不能使用的，还必须使测向机具有单值性。磁性天线和直立天线组成的复合天线，就是具有单值性的测向天线。
直立天线在水平平面的方向图是一个圆（如图2-8中所示）。天线转动3600，感应电势e直的大小和极性都不会变化。现设直立天线的电势等于1，并为正值；设磁性天线的电势最的值也等于1，将磁性天线旋转3600时其电势的大小和极性也标注在图2-8中。我们再将任一方向上两天线的电势相加，如在00或1800方向上，e直=1，e磁=0，合成电势（e合）=1；在900方向上，e直=1，e磁=1，e合=2；在2700方向上e直=1，e磁=-1，e合=0，等等。由图可见，上半部分各方向上的两天线电势极性相同，合成电势为两电势之和；下半部各方向上两电势的极性相反，合成电势为两电势之差。总的合成结果是一个实线所示的心脏形方向图。
从这个方向图看出，磁性天线转动一周时，只有个一方向（即θ=2700）使信号消失；也只有一个方向（即θ=900）信号最强。这样就克服了磁性天线的双值性，获得了单方向性能。我们把信号强的这个面叫做单向大音面，简称大音面。利用大音面就可直接测出电台在哪一边，即“定边”。
心脏形方向图可直接用于测向；但因测向误差大，一般只作单向鉴别用。
2. 八木天线及其工作原理
八木天线广泛地用于电视接收、中断通信、雷达等。2米波段测向也用这种天线。
八木天线在某种意义上可以说是由半波振子天线演变而来的。人们买到电视机后，如果一时买不来电视天线，常常临时找两根直径为1厘米左右的金属圆管，按图2-9的形状安装在室内或室外，其总长为当地电视发射频道波长的一半，从馈线处将信号引入电视机。这种天线称为半波振子天线，它的方向图如图2-10，与80米测向机用磁性天线的8字形方向图相类似，其最大接收方向为振子轴线垂直方向。用作电视接收，必须使振子轴线垂直电视台方向架设，才能获得最佳效果。这种天线的效率低，只能在距电视台较近和发射功率较强的条件下使用。由于这种天线同磁性天线一样，方向图中有两个大音面，两个“哑点”，利用其轴线的“哑点”也可以精确测定电台方向线。但是，它无法确定电台在哪一边，在测向运动中不能直接应用。
下面介绍几种具有单向特性，可以应用于无线电测向运动的八木天线。
（1）具有就反射器或引向器的二元八木天线
这两种天线的结构及方向图如图2-11和图2-12所示。振子1与振子2平行放置，间距为λ/4（1/4波长）。振子1取半波长，并与接收机连接，称为有源振子。振子2做为反射器时长度略大于半波长，做为引向器时长度略小于半波长；振子2不与接收机相接，称为无源振子。
具有反射器的八木天线，最大接收方向是振子1所在的方向。和仅有单个半波振子的天线相比，它在这一方向上接收电波时获得的天线感应电势增长将近一倍，而在反射器所在方向接收电波后感应电势大大减弱。振子2像是一面镜子，把从振子1方向来的电波反射回振子1方向来的电波反射回振子1上迭加，使电波得到加强；从相反方向来的电波被振子2反射，难以到达振子1。正是因为这个原因，振子2称为反射器。
具有引向器的八木天线的方向图，其形状与具有反射器的八木天线方向图基本相同，只是方向相差1800，其主瓣在振子2所在方向上。因为振子2好像把电波引向了振子1，故振子2称为引向器。和单个半波振子天线方向图相比，这两种天线都实现了单值性。天线转动一周时，只有一个方向信号最强，而其它方向信号却很弱（反方向有小小的“副瓣”）。因此，在实际测向中，天线的最大接收方向正对电台，耳机中声音将是最大的；离开这个方向，声音将逐渐变小，（接近转动1800时，耳机中声音将稍稍回升）；继续转动测向机的天线，耳机中声音很宽变小又渐渐变大，转至3600时又恢复到00时的状态。这样转动天线一周，只出现一个大音点（或大音面），实现了单向测定电台方向线。
（2）具有反射器和引向器的三元天线
仅具有引向器或反射器的天线，体积小、便于运动，但效率和方向性均不够理想。为提高天线效率和获得更为尖锐的方向性，可采用具有一个反射器和一个引向器的天线，这就是三元八木天线。
一个实用的三元天线的外形见图2-13。它的最大接收方向是引向器的引伸方向，其方向性较二元天线已有明显改善。
为了使天线的饿方向性更好，效率更高，只要增加引向器的树木，安排好各单元振子的尺寸和间距即可。有两个引向器、一个反射器的天线称四元天线，有三个引向器、一个反射器的天线称五元天线。测向运动中，由于天线的体积对运动员快速奔跑影响较大，四元以上天线已很少使用。
近几年来，越来越多的人喜欢使用一种缩短型天线。这种天线的优点是尺寸小（只有两个振子），但增益和方向性均较好，特别是后瓣相当小。目前，国内测向机主要生产单位——男阳无线电一厂生产的2米波段测向机，装备的就是这种天线。
2米测向机天线体积较大，为便于训练和携带，生产厂家都将各振子制作成可拆卸的。因此，在使用中切记不可将不同尺寸的振子相互颠倒，以免使测向机方向性受到严重破坏。
第三节 测向机的使用
一、持机方法
掌握正确的持机方法，养成良好的习惯，是在训练和竞赛中，及时捕捉电台信号，提高测向速度和精度的必要条件。
1.80米、160米波段测向机持机方法
目前，国内使用较多的是直立式测向机，其正确就持机方法如图2-14所示：右手握机，大拇指靠近“单、双向开关”，其它四指握向测向机，手背一面是大音面；松肩、垂肘，测向机举至胸前，距人体约25厘米左右，尽量保持测向机与地面垂直。调整测向机时，用右手调整各旋钮和扳动各开关（单、双向开关由右手大拇指控制）。测单向时，为了测线准确，找谆方位物，允许将持机臂伸直，将测向机抬高与眼平，进行“瞄准”。
2.2米波段测向机持机方法
割据2米波段测向使用水平极化波，以及测向时多用单向大音面的特点，爱好者持机时应注意以下几点：
（1）右手握机，左手调整旋钮和开关。
（2）测向时，天线所在平面必须与地面保持平行。
（3）一般情况下，测向机举至胸前，并使引向器始终处于前方，以便准确观察电台方向线。信号弱或收不到信号时，可将测向机举过头顶。
具体持机方法见图2-15。
二、掌握测向机的性能
1. 收听信号与电台呼号的辨认
无线电测向所用隐蔽电台，都有自己的编号和呼号，各台工作时，各用莫尔斯电码定时拍发本台的呼号。它们是：
１号台：MOE - - - - - • 或1 •- - - -
2号台：MOI - - - - - • • 或2 • • - - -
3号台：MOS - - - - - • • • 或3 • • • - -
4号台：MOH - - - - - • ••• • • 或4 • ••• • • -
5号台：MO5 - - - - - • • • • • 或5 • • • • •
6号台：6 - • ••• • •
7号台：7 - - • • •
8号台：8 - - - • •
9号台：9 - - - - •
0号台：0 - - - - -
信号台MO - - - - -
备用呼号（当2米波段某频点遇到严重干扰时，可采用其他频点的备用电台）：
MA台 - - •-
MU台 - - •• • -
MV台 - - •• • •-
M4台 - - •• • •• • -
M5台 - - •• • •• • •
电台的拍发速度均为每分钟25-80字符。
使用80米测向机来收听信号的过程是：将耳机插入插孔中，头戴耳机；拉出直立天线；“报话”开关置于“报”位；“远近程”开关扳向“远程”；开启电源开关，将“音量”旋钮至最大位（此时耳机内有较大的沙沙声）。然后缓慢调整“调谐”旋钮，注意收听电台信号。当突然听到某一异样声音时，将“调谐”旋钮更缓慢地左右细调，直到声音最大、最清晰为止，还要仔细辨听该信号是不是被测电台信号；如果不是被测电台的信号，要继续调谐。
如果电台信号很弱或收不到时，可将测向机举过头顶或转移到较高的地方，边转动测向机，边调整“调谐”旋钮，继续收听，以便尽快捕捉住电台信号。
使用2米测向机来收听信号的基本方法与80米测向机相类似。所不同的是，因2米测向机天线方向图主瓣较尖锐，远距离收听时，在相当大的角度内难以收到信号，故必须在3600范围内不停地移动测向天线。另外，因2米波段的电波绕射能力差，收听信号的位置选择比80米波段要求高，应当尽量选择障碍物少的空旷地带和高地。
2. 测向机增益控制装置的使用
测向机的增益控制装置分别是“音量”旋钮和“远、近程”开关。其中，“音量”旋钮采用连续调整方式，利用电位器控制测向机中频放大器的放大量，进而控制音量，逐渐地、连续地平滑变化。而“远、近程”开关，采用不连续调整方式，大多利用开关定量地衰减测向机高频放大器的放大量，对音量控制的效果只有大、小两个状态。在测向过程中，如果电台距离较远时，为保证收到信号，应将这两个增益控制装置同时置于增益最大位置，即“音量”旋钮旋至最大，“远、近程”开关扳向“远程”。当接近电台时，信号逐渐增强，耳机内声音逐渐变大。由于人耳在小音量时对音量变化的分辨能力比对大音量时的分辨能力强，就需要随时减小音量，以利于正确地辨别电台方向。但只有这种控制方式还不够。为了在即将接近电台时可以判断被测电台的距离，不致于有时怕跑过而踌躇不前，而有时却盲目跑过很多，造成时间上的浪费，应将“远、近程”开关扳向“远程”位置。这时，测向机只在大约距电台三、四百米内才能收到适当强度的信号（2米测向机稍远些）。运动员在向被测电台运动中，随时把此开关由“远程”扳向“近程”。如未收到信号，则证明电台还在三、四百米以外，仍需大胆向前奔跑；如果收到了信号，则说明电台已距离不远，此时，就要根据信号的强弱，判断是否到了近台区，并采取必要的手段和方法，准备捕获“猎物”。
3. 测电台方向线的基本方法
80米测向机与测单向和测双向两种方法供选择。在实际测向中，必须两种方法配合使用，才能获得满意的效果。按使用单、双向的步骤不同，可分为单向——双向法和双向——单向法两种。
单向——双向法：运动员按前述“持机方法”持机，手背向前（这时测向机的大音面朝前），用右手大拇指按下“单、双向”微动开关（这时直立天线接入电路），边调整频率调谐旋钮，边转体使大音面环向周围扫动。当耳机声音最大时，测向机单向大音面所在的方向即为电台方向。这个过程叫做测单向，又叫“定边”，即定出电台在哪边。从单向心脏形方向图可知，单向大音面为一个较大的扇面，难以准确地定出方向线。因此，在定边后，大拇指要松开“单、双向”开关（即断开直立天线），并将直立天线收进机内，用磁性天线的小音点（即磁棒轴线）对着单向所指的电台方向，继续转动测向机，当耳机声音最小（或无声）时，磁棒轴线所指的方向，即为电台方向线。后边这个过程叫做测双向，又叫做测线。上述方法操作简便，并且使用单向时灵敏度较高，有利于远距离弱信号的接收，适合于信号微弱时使用。起点测向多采用单向——双向法。
双向——单向法：收听到电台信号后，先用前述双向法，测出电台所处的一条直线。然后右手大拇指按下“单、双向”开关（加入直立天线）并转动测向机900，如图2-16所示，用单向大音面对准测出的直线，听一下声音大小，在迅速将测向机转动1800（扭动手腕，使大音面由原来的向外变为向里）。如图2-17所示。注意保持直立天线与地面垂直，反复比较两面的声音大小。声音大时，单向大音面所在的那条射线即为电台的方向线。可见这种方法是先测出一条方向线，再定出电台在这条线的哪一边，即先测线，再定边。在实际使用中，往往需要再断开直立天线，用双向法瞄示准确的方向线，并记住远处方位物。
对2米测向机来说，有如下两种测向方法。
单向法（也叫主瓣一次测向法）：收到电台信号后，转动天线3600，依靠尖锐的主瓣方向图即可明确地测出电台方向线。假如有时主瓣、后瓣难以分清（两个方向上声音大小差不多），可将“音量”关小，测向机举过头顶，在主、后瓣两个方向上翻转天线（如图2-18），注意保持天线所在面与地面的平行，反复对比两边的音量大小，防止测反方向。这种方法动作少，操作简便，但对方向图的主瓣尖锐程度要求较高，多用于三元八木天线。
单向——双向法：这种方法多用于主瓣不够尖锐的二元八木天线或要求方向线很准确的近距离测向中。在被测电台发信后，首先按八木天线的一般使用发法，使各振子所在平面与地面平行，用前述单向法测出电台的大致方向（见图2-19a）；然后，把天线立起来使用（见图2-19b），使反射器（或引向器）在有源振子的上方或下方，而失去反射（或引向）的作用。此时只有有源振子起作用，天线的方向图是单个有源振子的“8”字形方向图。这种类似于磁性天线的方向图，小音点的信号强度变化率大，方向性非常明显，而且小音点测向时，可利用振子的指向进行瞄准，提高了测向准确性。这种单、双向配合使用的方法与80米波段测向方法相似，可按测向机的性能和使用者的习惯灵活运用。
另外，80米测向机的直立天线，目前多采用拉杆天线，其高度可以调整。实践证明，在测单向时，随着与电台的距离的缩短，特别是到了近台区，直立天线的高度要相应的降低，才能获得较理想的心脏形方向图。为此，爱好者应分别在距电台200米以外和200米以内的不同距离上，边调整直立天线的高度，边分辨单向的好坏，反复试验，直到使册向机的单向小音面面对电台，耳机声音最小或无声。此时的直立天线高度，即为在该距离上的最佳高度。爱好者在测向时，按此高度测单向，可提高单向鉴别的速度和精度。