簡易二極管收音機制作方法

收音機簡介

收音機，由機械器件、電子器件、磁鐵等構(gòu)造而成，用電能將電波信號轉(zhuǎn)換并能收聽廣播電臺發(fā)射音頻信號的一種機器。又名無線電、廣播等。DSP技術(shù)收音機的問世，標(biāo)志著傳統(tǒng)模擬收音機將逐漸退出歷史舞臺。收音機的數(shù)字時代已經(jīng)到來。

收音機的構(gòu)造原理

收音機的構(gòu)造原理就是把從天線接收到的高頻信號經(jīng)檢波(解調(diào))還原成音頻信號，送到耳機或喇叭變成音波。

由于科技進步，天空中有了很多不同頻率的無線電波。如果把這許多電波全都接收下來，音頻信號就會像處于鬧市之中一樣，許多聲音混雜在一起，結(jié)果什么也聽不清了。為了設(shè)法選擇所需要的節(jié)目，在接收天線后，有一個選擇性電路，它的作用是把所需的信號(電臺)挑選出來，并把不要的信號“濾掉”，以免產(chǎn)生干擾，這就是我們收聽廣播時，所使用的“選臺”按鈕。選擇性電路的輸出是選出某個電臺的高頻調(diào)幅信號，利用它直接推動耳機(電聲器)是不行的，還必須把它恢復(fù)成原來的音頻信號，這種還原電路稱為解調(diào)，把解調(diào)的音頻信號送到耳機，就可以收到廣播。

收音機的作用

收音機最直觀的作用就是用來收聽廣播節(jié)目。但是，收音機有著獨特的戰(zhàn)略意義!例如，汶川、玉樹地震發(fā)生后，在所有的電視、互聯(lián)網(wǎng)甚至手機信號全部中斷的情況下，收音機的信號卻依然可以傳播，災(zāi)后，國家有關(guān)部門都緊急向災(zāi)區(qū)調(diào)撥收音機。收音機里可以收到世界各地的電臺，而且在哪里都是免費收聽，這一點，是任何媒體都比不了的!再假設(shè)家里停電了，電視開不了，電腦打不開，此時，一臺小小的收音機就會成為黑暗中最好的伙伴。

近年來，無線電廣播受到了新興媒體的沖擊，但是，它永遠(yuǎn)不會消失，因為，在關(guān)鍵的時候，它有著無可替代的戰(zhàn)略意義!

對于普通老百姓來說，收音機也是一件好東西。聽聽新聞、歌曲、評書……現(xiàn)在，很多城市都有著多套廣播節(jié)目，節(jié)目也是越來越精彩。如果你的收音機能夠接收短波和中波，那么你就真的可以坐在家中聽世界了。而且，收音機可以在你洗衣服、做飯的時候收聽，不像電視那樣看得時候什么也做不了。甚至在戶外晨練、散步、旅游的時候都可以帶上它。

總之，收音機是個很好的東西，即使家中沒有人喜歡聽收音機，也建議在家中儲備一臺，以備不時之需。

趣味單二極管收音機制作

上圖電路在20世紀(jì)初就被發(fā)明，當(dāng)時人們發(fā)現(xiàn)了一些天然礦石具有單向?qū)ǖ奶匦?，于是就制作出最早的二極管，利用這樣的二極管，制成了最早期的收音機，于是就命名為礦石收音機(CrystalRadio或是縮寫為X’talRadio)。在解釋這個電路之前，必須要先來說明一下AM無線電的基本原理。所謂的AM就是調(diào)幅(AmplitudeModulaon)廣播，也就是訊號的形式是頻率固定，只有振幅的變化。這樣講似乎還是很抽象，那么，請看下圖：

如左上圖所示，聲音訊號是經(jīng)由麥克風(fēng)等設(shè)備轉(zhuǎn)換而來的電壓訊號，因為是人類所能聽到的頻率，故一定在20~20KHz之間，此頻率是無法做長距離傳輸?shù)?，必須?rdquo;混頻”的動作，也就是將此聲音訊號加上左圖下方的高頻弦波訊號(稱為”載波&rdquo)。兩訊號相加，得到右邊的訊號，就是可以作為長距離傳輸?shù)腁M訊號了(稱為調(diào)變訊號)。此訊號的頻率是載波的頻率，但是其訊號擺幅卻是聲音訊號。在了解將聲音變?yōu)锳M訊號的過程后，就可以了解要如何將這個訊號還原為我們所能聽到的聲音了。

經(jīng)過檢波，濾波后的訊號。

如上圖所示。首先，將AM訊號以最簡單的方法進行半波整流(在收音機中稱為”檢波&rdquo)，截去訊號的負(fù)半周，只留下一半的訊號。然后，只需將高頻載波以濾波器濾掉，即可得到我們所要的聲音訊號了(但是此聲音訊號有一個直流偏移電壓，怎么辦?。

但是，又要面對另外一個問題了。我們所處在的環(huán)境中，存在著非常非常多種不同頻率不同傳輸方式的訊號。例如我們可以在同一個地方以收音機聽到廣播電臺，也可以用行動電話傳簡訊，可能還能用無線網(wǎng)路上DZ去搶購套件，萬一沒搶到還能去留言板發(fā)表一下賭爛的心情……，那么，收音機是如何知道現(xiàn)在它應(yīng)該把哪個電波抓出來做檢波呢?

以臺北地區(qū)來說，中廣新聞網(wǎng)是AM657KHz，這個657KHz指的就是此頻道的載波頻率。如前述，AM廣播的訊號頻率就是載波的頻率，所以，只要收音機有辦法準(zhǔn)確的從眾多無線訊號之中挑選出657KHz的訊號，交給后面的電路做載波濾波的動作，我們就有辦法聽到中廣新聞網(wǎng)了。要達到這個功能，就必須使用一個”帶通濾波器”，何謂帶通濾波器呢?我們知道，低通濾波器就是將高頻率掉，讓低頻通過，高通濾波器就是濾掉低頻，讓高頻通過。那么帶通濾波器就是濾掉低頻以及高頻，只留下一段頻率范圍：

以橫軸為頻率，縱軸為衰減所畫出的座標(biāo)圖。

如上圖(這只是一個示意圖，完全不考慮精確性)，假設(shè)我們想收聽的頻率是657Khz，那么這個濾波器的輸出就應(yīng)該濾掉比657KHz高以及比657KHz低的所有訊號，只留下所需要的訊號。在濾波器的數(shù)據(jù)之中，我們?nèi)绻胫浪鼫?zhǔn)確的濾波頻率，通常都是以”訊號量衰減至-3dB時的頻率”為準(zhǔn)，此頻率就稱為-3dB頻率(或稱為半功率頻率)。

(注：電壓增益值dB的計算公式=20log(Vo/Vi)，也就是當(dāng)衰減量為-3dB時，電壓衰減為0.7倍左右，此增益計算方法無論在衰減或是放大器都是相同的，只是結(jié)果有正負(fù)號的差別。)

那么，要如何以電路做到這個帶通濾波器呢?在圖一的電路圖中，用的是以下的方式：

此收音機所使用的選頻電路。

這個濾波的電路是最早被運用在收音機中的。它的效果并不好，但是卻非常的簡單。圖中L是電感，C是電容。電感的特性是可以讓低頻通過，留下高頻。而電容的特性剛好相反，可以讓高頻通過，但是會留下低頻。將此兩種特性的電感以及電容并聯(lián)，如圖所示，在輸入端接天線以及地線，則由空氣中而來的無線電波會進入此電路中。大部分的低頻經(jīng)由電感流入接地，大部分的高頻也經(jīng)過電容流入接地。

然而，此圖中的零件數(shù)值都是固定的，當(dāng)我們想要更換不同的接收頻率時，無法調(diào)整。如果想要隨心所欲的調(diào)整接收頻率，則圖中的電感或電容必須要是可以調(diào)整其電容或電感量的。最早期的礦石收音機所使用的是可變電感，因為可變電感可以自己制作，成本較低，但后來所有的收音機都改為可變電容，可省去制作的麻煩，圖一中的電路就是使用可變電容。在收聽時只要調(diào)整可變電容的數(shù)值，就可以改變?yōu)V波器輸出端的頻率了。

電感得自己動手繞

在經(jīng)過選頻以后的無線電波，已經(jīng)是比較單純，特定頻率的訊號了。如圖三，此時即需要做檢波的動作。檢波最簡單的方法，就是經(jīng)過二極體做半波整流，濾掉其中半個周期的訊號，成為有脈動的直流訊號。因為此處的訊號無論電壓電流都非常的小，所以必須采用非常靈敏的二極體。在此選用1N60這個檢波專用的二極體。這種二極體在數(shù)十年前剛出現(xiàn)時價格非常的驚人，但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步，目前的價格大概是一支NT.2元左右，超級的便宜。經(jīng)過檢波的訊號，已經(jīng)可以直接接往耳機了收聽了。因為耳機本身有電感量存在，所以即使還有高頻載波存在，也無法進入耳機。

非常簡單的電路，在稍微看懂以后就可以開始動手了。第一個頭痛的問題就是電感了…。。在以前，許多的電子材料行有販?zhǔn)蹖ｉT給AM收音機使用的天線線圈電感，但是現(xiàn)在去哪里找呢?所以只好自己來繞制這個電感。電感中心使用直徑約1.5吋的圓管，無論是紙管，塑膠管都可以。我使用的是垃圾袋中間的圓管。將圓管切到適當(dāng)?shù)拈L度，并且以28號漆包線在上面緊密整齊的纏繞100~110圈。

線圈要緊密，并且依照同一個方向纏繞。

以蠟油固定。

電感制作完成，就來考慮電容了?？勺冸娙葸@個零件在現(xiàn)在是越來越少見了?，F(xiàn)在一般電子材料行有可能買的到的可變電容，大概是這樣子的：

接著，在紙管兩端裝上兩個L型金屬片，將漆包線末端的漆刮除，焊接固定在上面。并且滴一點蠟燭的蠟油在線圈的兩端，以避免松脫。

現(xiàn)在較容易買到的可變電容。

這種可變電容所使用的介質(zhì)是云母片或塑膠片，體積相當(dāng)?shù)男　１倦娐分锌勺冸娙莸碾娙萘孔畲髴?yīng)該要有360pF以上，如果不確定自己買到的可變電容容量，可以用電容表測量。如容量不足可以將一個以上的可變電容器并聯(lián)使用。如果您比較講究一些，那么可以試著尋找較古老的一種可變電容，其金屬片之間直接用空氣當(dāng)作介質(zhì)，故體積較大，金屬片也較多：

古董可變電容以及它的包裝紙盒。

這種可變電容感覺上確實比較復(fù)古，且拿起來非常有份量，又比塑膠外殼的可變電容耐用(古代真空管收音機中的可變電容大多使用這種，許多到現(xiàn)在仍然可以使用)。不過除了不容易買到以外，它的價格也不低。如果您很幸運的買到了，那么建議可以用這個電容來試試看。當(dāng)然，不管用哪一種電容，只要電容量適當(dāng)，電路功能應(yīng)該都是正常的。

左邊是用來比較尺寸的6922真空管。

上圖是這次所使用的1N60二極體，這是一個承受電流電壓都相當(dāng)?shù)偷亩O體，專門用來作為訊號檢波。因為這個收音機輸出的電壓電流都相當(dāng)?shù)?，所以使用的耳機必須要特別挑選：

要用適當(dāng)?shù)亩鷻C，否則這么低的電壓電流是無法聽到聲音的。

這種耳機的阻抗相當(dāng)高，是專門為這種低電壓電流的情況下設(shè)計的。因為沒有任何放大的裝置，必須靠無線電波的能量來發(fā)出聲音。

零件準(zhǔn)備好了，就開始裝機器了。因為零件實在很少，所以要不要機箱就看個人了。我找了一個小Case來把它裝在里面，主要是因為我使用的可變電容是大型的那種，不找個機箱實在不好固定。

先將可變電容以及電感固定。

將可變電容器以及電感固定。要注意這種大型的可變電容外框金屬就是電容的其中一極，要注意和外殼絕緣的問題(不過在習(xí)慣上會把這一極接往接地端)

配線相當(dāng)?shù)暮唵巍?/p>

因為配線很少，所以我決定采用1920年代收音機很流行的配線方式。采用粗的單心銅線以架空的方式進行配線。上圖中的機器是沒有裝輸出端的10uF電容，這顆電容是用來隔離直流的，但是不裝也可以，對聲音不會有甚么影響。如果要裝，則不管采用電解電容或是金屬膜電容都可以。 把天線搭起來吧

在配線完成后，就可以開始收聽了。將耳機插上，接著裝上地線以及天線。天線的部分，如果您居住的地方距離AM電臺的發(fā)射站非常的近，或是窗外非常的空曠，沒有任何障礙物阻擋，那么不妨試試看直接用一條粗銅線拉直當(dāng)作天線，也許可以收的到訊號。否則，天線的部分可以單獨架設(shè)室外天線，或是與電視天線共用(或是直接接往有線電視Cable也可以)。地線的部分，就找一支粗銅棒，去地上打個孔。

將接地線固定。

如上圖，將接地線以鱷魚夾夾在家里窗戶的窗臺的金屬部分?；蚴窃趬ι洗騻€釘子夾上去，或是直接固定在水龍頭上面效果更好。(當(dāng)然這些都不如去打一支真正的接地棒到地下)。一切接線完成，戴上耳機，調(diào)整電容器，試試看能不能聽到聲音吧。如果居住的地方建筑物較多，那么收訊效果較差，反之可能可以收到較多的電臺。

收音機就這樣完成了，但是它的名字既然叫做礦石收音機，現(xiàn)在卻用半導(dǎo)體零件來制作，感覺總是怪怪的，要就做的夸張一點，礦石收音機就真的用礦石吧。

這是方鉛礦與黃鐵礦的共生天然礦石。在一百年前就有人發(fā)現(xiàn)這兩種礦石具有類似二極體的單向?qū)ㄌ匦?，于是將它制作成最早的二極體，就是礦石檢波器?，F(xiàn)在就用它來制作礦石檢波器。

以簡單的方式制作的礦石檢波器。

找一個可以固定礦石的夾子，將一小塊方鉛礦夾在中間，另外以非常細(xì)的單心裸銅線輕輕接觸在方鉛礦上面(接觸的力量要很小心的控制)，并且取代機器中原本二極體的位置，極性的部分可以不必在意(事實上這個電路中二極體無論接哪個方向都可以動作)，接著慢慢的調(diào)整裸銅線接觸礦石的位置。