礦石收音機簡介
礦石收音機是指用天線、地線以及基本調(diào)諧回路和礦石做檢波器而組成的沒有放大電路的無源收音機,它是最簡單的無線電接收裝置,主要用于中波公眾無線電廣播的接收。
礦石收音機優(yōu)缺點
優(yōu)點:
無需用電源,節(jié)能環(huán)保。
可以用來測試天線或地線的效率。
礦石機很有吸引力,可以用來引導初學者、小朋友進入無線電、廣播及DIY的天地。
線路簡單,容易制作。
接上功放機,可收聽到最佳音質(zhì)的AM廣播。
缺點:
音量小
需要很長(五六米)的天線。還需要地線。
礦石收音機起源和種類
“礦石收音機”源于早期的檢波器元件是直接用天然礦石作成,使用時得通過一根金屬探針調(diào)整其在礦石上的壓力和方位得名。礦石收音機是所有無線電接收設備里最簡單的一種,除非離電臺相當近否則其天線和地線的架設是非??季康?。
當晶體管發(fā)明后,無線電愛好者使用鍺二極管替代了礦石。中國的老無線電愛好者凡是玩過礦石機的都應該記得2AP9這個充滿懷念的二極管型號。
簡單的礦石收音機可以只有一個線圈,可變電容器,檢波器還有耳機構(gòu)成,由于只有一個調(diào)諧回路而被稱為“單回路礦石收音機”,這樣的機器,在配用良好的天地線時可以接受當?shù)鼗蛏赃h一點的電臺,但是分隔電臺的能力(選擇性)很不好,經(jīng)常會出現(xiàn)“夾音”,也就是兩個或者更多電臺在一起響。
除了這樣的簡單形式外,還可以有二甚至是三回路的礦石收音機,以提高選擇性,但是對音量沒有大的改善?,F(xiàn)在還有一種新型的檢波用的MOSFET,可以獲得接近于0伏特的壓降,這種元件用于礦石收音機的檢波效果絕佳。
優(yōu)良礦石收音機需要:極好的天地線,高Q值的線圈和可變電容,低正向壓降的檢波器,靈敏和有良好阻抗匹配的耳機。
礦石收音機的構(gòu)成
礦石收音機是一個簡單的無線電接收機,由長導線天線,用于選擇信號頻率的調(diào)諧器和檢波器組成。檢波器可以使用“礦石”,也可使用檢波二極管,還可以使用鍺高頻三極管檢波器。
礦石收音機工作原理
礦石收音機有兩個功能:a:接收無線波;b:將其還原成聲音信號。
我們首先來說明如何接收無線電波。
首先應該有一個天線,我們以上面說到的圓環(huán)型天線為例,如下圖,但是光有一個天線還不行,天線線圈兩端還并聯(lián)有一個電容。
我們平常使用收音機調(diào)臺,調(diào)的就是這個電容,它也因此被叫做調(diào)諧電容。聲學里有個“共振”的概念,電磁學里同樣也有。一個音叉的頻率是1000赫茲,另一個音叉要與它共振,頻率也要是1000赫茲。同樣,1000千赫茲(1000KHz)的電磁波,要求接收天線的頻率也是1000千赫茲。
決定音叉共振頻率的因素有2個:它的材料和形狀。銅和鐵發(fā)出的聲音頻率當然不同,這是材料的影響;長條的和圓球的共振頻率也不一樣,這是形狀的影響。決定無線電發(fā)射、接收裝置頻率的也有2個因素:線圈和電容器。我們用電感L來表示線圈的特性,電容C來表示電容器的特性。
我們把電容和電感一起組成的電路叫諧振回路,顯然不同的電容C和電感L的組合對應不同的頻率,假如我們要接收1000KHz的電波,通過調(diào)節(jié)電容和電感,讓諧振回路的頻率正好等于1000KHz,那么我們可以說這個回路對于1000KHz的電波調(diào)諧了。
一般每個電臺都有一個自己的頻率,比方中央人民廣播電臺是中波981KHz,礦石收音機裝上天線,通過調(diào)諧裝置,就能夠收到想要的電臺了。
再說如何還原無線電波里的聲音信號。
天線收到特定頻率的電波,把它變成電路里震蕩的電流信號,讓這個電流信號直接去驅(qū)動耳機,會聽到聲音么?如下圖:
答案是不會!我們平常用的耳機里面有個小小的電磁鐵,會吸引一個震動膜片。如果通過電磁鐵的電流信號發(fā)生變化,在它的吸引下,震動片就發(fā)出頻率和強弱都不同的聲音來。我們來看下面這個圖:
被音頻信號調(diào)制過的無線電載波是以橫軸對稱的,即上下各有一條相反的音頻包絡線。耳機對高頻載波的信號沒有反應(即使有反應我們的耳朵也聽不出來),只對音頻包絡線有反應。在T時刻,假設與之對應的上面的包絡上A點的電壓是+2V,那下面B點的電壓就是-2V,剛好與A點相抵消。這幅圖上任意時刻都是如此情形,即音頻載波反應在耳機上的電壓是零,耳機膜片不會震動,當然就不會響。
可是在電路里串聯(lián)一只二極管,情況就不同了。如下圖:
二極管有個單向?qū)щ姷奶匦?,即它只允許正方向的震蕩電流通過,反方向的時候電路相當于斷開。反應在信號示意圖上是這樣:
即感應電流的下半部分被削去了,只剩下載波和一條音頻包絡線,這樣在不同時刻加在耳機電磁鐵上的電壓不同,耳機就能發(fā)聲了。
這就是二極管的檢波作用,在二極管沒被發(fā)明之前,人們發(fā)現(xiàn)有些天然的礦石具有單向?qū)щ娦?,可以用來檢波,于是礦石收音機就誕生了!
常規(guī)的礦石收音機電路還在耳機旁邊并聯(lián)了一只電容,它的作用是濾波。電容的特性是通高頻、隔低頻,用作載波的高頻信號直接經(jīng)濾波電容跑掉了,只剩下音頻信號經(jīng)過耳機發(fā)聲,這樣我們聽到的聲音會清晰一些。前面說了,無線電波不過是借用的馬而已,我們真正要的是騎在馬上的聲音。
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