礦石收音機是指用天線、地線以及基本調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,不使用電源且電路里只有一個半導體元件,主要應用于中波公眾無線電廣播的接收。
礦石收音機是1910年由美國科學家鄧伍迪和皮卡爾德發明的,只由電感、電容、礦石檢波器和耳機四種元件組成。后來,又出現了雙礦石收音機和電池礦石收音機。礦石收音機從電路結構上屬于直接檢波式收音機。在第一次世界大戰時期被用作竊聽裝置。
由于礦石收音機無需電源,結構簡單,深受無線電愛好者的青睞,截至2022年仍有不少愛好者喜歡自己DIY和研究。但它只能用耳機收聽,接收性能較差,只能聽調幅廣播。
命名
1910年,美國科學家鄧伍迪和皮卡爾德發明的收音機是用礦石來做檢波器,故由此而得名。
歷史沿革
礦石收音機是1910年由美國科學家鄧伍迪和皮卡爾德發明。1902年,“無線電廣播之父”——美國人巴納特·史特波斐德用礦石收音機完成了無線電廣播實驗。1923年1月23日,美國人在上海創辦中國無線電公司,播送廣播節目,同時出售收音機,以美國出品最多,其種類一是礦石收音機。1924年3月(一說10月),蘇祖圭、蘇祖國等共同入股組建成立了亞美無線電Inc.,公司成立后不久即設計制造出多種規格的礦石收音機。1001號礦石收音機以外形小巧美觀、價格低廉、收音效果良好而廣受市民歡迎。
1925年4月,日本夏普公司逆向設計組裝出第一臺日本產礦石收音機,價格是美國貨的一半,當年6月大阪開始有了日本第一座電臺。20世紀60年代后,晶體二極管開始出現,漸漸取代礦石成為了礦石收音機的檢波器,礦石收音機自此開始逐步退出歷史舞臺。由于礦石收音機無需電源,結構簡單,截至2022年仍有不少愛好者喜歡自己DIY和研究。但它只能用耳機收聽,接收性能較差,只能聽調幅廣播。
工作原理
廣播電臺天線發射的電磁波在空中傳播,由礦石收音機天線接收后,形成高頻電流回路。可變電容器C1與回路配合,通過調節其電容量,實現對特定電臺頻率的選擇性通過(諧振),抑制其他頻率。諧振后的高頻電流增強,經過礦石檢波器(通常為方鉛礦或黃銅礦等礦物)的單向導電性進行檢波,轉換為音頻信號,驅動耳機發聲。礦石檢波器是關鍵部件,其效率直接影響收音機性能。礦石收音機的缺點是調節觸點頻繁,穩定性差,但優點在于無需外部電源。
現代技術中,晶體二極管作為礦石的替代品,結構相似但效率更高。將晶體二極管安裝于礦石位置,可提升收音效果,且穩定性強,無需頻繁調節。晶體二極管體積小,內部含半導體物質,兩端有引出線,便于安裝。使用時可直接壓緊在接柱下,無需焊接。為防止折斷,建議將過長引出線彎成S形。
礦石收音機及采用晶體二極管檢波的收音機,因無高頻放大和低頻放大級,可歸類為“0-V-0”式晶體管收音機。礦石收音機的檢波器效率相對較低,但同樣屬于此類范疇。
基本分類
礦石收音機從電路結構上屬于直接檢波式收音機。后來,又出現了雙礦石收音機和電池礦石收音機。
性能指標
礦石收音機的接收范圍受多種因素影響,包括廣播電臺功率、頻率、發射天線狀況、收音機位置、氣候、地形、收音機配置、天線高度、長度及材料等。一般而言,在良好接收條件下,如天線質量佳、無高山阻隔,我國各省級廣播電臺信號可在約100公里范圍內被礦石收音機接收。市級電臺因功率較小,接收范圍可能限于幾十公里內。大功率電臺在平原地區可達數百公里,甚至因天波反射傳播更遠。選擇礦石收音機電路需根據收聽環境。若僅有一兩個頻率相差較大的電臺可接收,單回路礦石收音機因其高靈敏度和較大音量較為適宜。若兩電臺頻率相近導致混音,則需采用雙回路電路以提高選擇性,但會犧牲部分靈敏度。若雙回路仍無法消除混音,可考慮增加前置選擇電路。需注意,選擇性提升通常伴隨靈敏度下降和音量減弱,因此無混音時不必追求過高選擇性。在大功率電臺附近收聽其他電臺時,即使頻率差異顯著,也可能因信號干擾而混音,解決方法同上。雙礦石收音機和電池驅動的礦石收音機主要旨在提升音量,選擇性不一定更高。礦石收音機驅動揚聲器(擴音器)受限于其輸出功率不足,但在接近強力廣播電臺的幾公里范圍內,通過改造單回路或倍壓礦石收音機,或電池驅動礦石收音機,連接高阻舌簧式揚聲器或晶體揚聲器,可實現聲音放大。聲音質量取決于電臺距離和發射功率。舌簧式揚聲器分高阻和低阻,礦石收音機應選用高阻(約1800-2000歐姆)。使用晶體揚聲器時,可移除內部電容器以獲得更大音量。
基本參數
一臺最簡單的礦石收音機參數為,自制線圈,直徑35毫米,繞制80圈左右,使用直徑為0.45毫米的漆包線;礦石檢波器可選活動或固定式;電路中使用0.002微法的固定電容器和0.00036微法(或360微微法)的可變電容器;耳機阻抗為2000歐姆。這些組件共同構成了礦石收音機的核心電路。
優缺點
應用領域
礦石收音機是最簡單的無線電接收機,由長導線天線加上選擇信號頻率的調諧器和檢波器組成,因為檢波器可以使用晶體礦石,所以稱為礦石收音機。1914年夏天,第一次世界大戰時,在法國北部一座幽靜花園里,停著一輛毫不起眼的馬拉大篷車。這輛車里安裝著1914年英國軍事情報局最先進的礦石無線電收報竊聽器,用它來竊聽鄰近德國聯邦國防軍的無線電聯系訊號。礦石收音機截至2013年依然被間諜使用,因為它沒有振蕩器,不需要電池和電能,因此反間諜組織不能偵測到被監聽的頻率。
發展趨勢
礦石收音機是指用天線、地線以及基本調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,他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。1910年,美國科學家鄧伍迪和皮卡爾德用礦石來做檢波器,故由此而得名。由于礦石收音機無需電源,結構簡單,深受無線電愛好者的青睞,因此仍有不少愛好者喜歡自己DIY和研究。但它只能供一人收聽,而且接收性能也比較差,當時客觀上也制約了無線電廣播的普及和發展。后來,又出現了雙礦石收音機和電池礦石收音機。
制作流程
參考資料 >
從上海發跡的中國收音機百年史,背后是電子管、晶體管、集成電路的發展史.騰訊網.2024-07-09
【博藝君De科普秀】?礦石收音機.微信公眾平臺.2024-07-09
世界收音機發展史 .新浪網.2024-07-10
懷舊丨曾經的高大上——收音機的歷史 .海報新聞.2024-07-10