簡易二極管收音機(jī)制作方法

　　收音機(jī)簡介

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

　　收音機(jī)的構(gòu)造原理

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

　　由于科技進(jìn)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(hào)就會(huì)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(gè)選擇性電路，它的作用是把所需的信號(hào)（電臺(tái)）挑選出來，并把不要的信號(hào)“濾掉”，以免產(chǎn)生干擾，這就是我們收聽廣播時(shí)，所使用的“選臺(tái)”按鈕。選擇性電路的輸出是選出某個(gè)電臺(tái)的高頻調(diào)幅信號(hào)，利用它直接推動(dòng)耳機(jī)（電聲器）是不行的，還必須把它恢復(fù)成原來的音頻信號(hào)，這種還原電路稱為解調(diào)，把解調(diào)的音頻信號(hào)送到耳機(jī)，就可以收到廣播。

　　收音機(jī)的作用

　　收音機(jī)最直觀的作用就是用來收聽廣播節(jié)目。但是，收音機(jī)有著獨(dú)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(jī)信號(hào)全部中斷的情況下，收音機(jī)的信號(hào)卻依然可以傳播，災(zāi)后，國家有關(guān)部門都緊急向?yàn)?zāi)區(qū)調(diào)撥收音機(jī)。收音機(jī)里可以收到世界各地的電臺(tái)，而且在哪里都是免費(fèi)收聽，這一點(diǎn)，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(shí)，一臺(tái)小小的收音機(jī)就會(huì)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(huì)消失，因?yàn)?，在關(guān)鍵的時(shí)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(jī)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(jī)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(jī)可以在你洗衣服、做飯的時(shí)候收聽，不像電視那樣看得時(shí)候什么也做不了。甚至在戶外晨練、散步、旅游的時(shí)候都可以帶上它。

　　總之，收音機(jī)是個(gè)很好的東西，即使家中沒有人喜歡聽收音機(jī)，也建議在家中儲(chǔ)備一臺(tái)，以備不時(shí)之需。

　　趣味單二極管收音機(jī)制作

　　上圖電路在20世紀(jì)初就被發(fā)明，當(dāng)時(shí)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(jī)，于是就命名為礦石收音機(jī)（CrystalRadio或是縮寫為X’talRadio）。在解釋這個(gè)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（AmplitudeModulation）廣播，也就是訊號(hào)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(hào)是經(jīng)由麥克風(fēng)等設(shè)備轉(zhuǎn)換而來的電壓訊號(hào)，因?yàn)槭侨祟愃苈牭降念l率，故一定在20~20KHz之間，此頻率是無法做長距離傳輸?shù)?，必須做”混頻”的動(dòng)作，也就是將此聲音訊號(hào)加上左圖下方的高頻弦波訊號(hào)（稱為”載波&rdquo）。兩訊號(hào)相加，得到右邊的訊號(hào)，就是可以作為長距離傳輸?shù)腁M訊號(hào)了（稱為調(diào)變訊號(hào)）。此訊號(hào)的頻率是載波的頻率，但是其訊號(hào)擺幅卻是聲音訊號(hào)。在了解將聲音變?yōu)锳M訊號(hào)的過程后，就可以了解要如何將這個(gè)訊號(hào)還原為我們所能聽到的聲音了。

　　經(jīng)過檢波，濾波后的訊號(hào)。

　　如上圖所示。首先，將AM訊號(hào)以最簡單的方法進(jìn)行半波整流（在收音機(jī)中稱為”檢波&rdquo），截去訊號(hào)的負(fù)半周，只留下一半的訊號(hào)。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(hào)了（但是此聲音訊號(hào)有一個(gè)直流偏移電壓，怎么辦？。

　　但是，又要面對另外一個(gè)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(hào)。例如我們可以在同一個(gè)地方以收音機(jī)聽到廣播電臺(tái)，也可以用行動(dòng)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(jī)是如何知道現(xiàn)在它應(yīng)該把哪個(gè)電波抓出來做檢波呢？

　　以臺(tái)北地區(qū)來說，中廣新聞網(wǎng)是AM657KHz，這個(gè)657KHz指的就是此頻道的載波頻率。如前述，AM廣播的訊號(hào)頻率就是載波的頻率，所以，只要收音機(jī)有辦法準(zhǔn)確的從眾多無線訊號(hào)之中挑選出657KHz的訊號(hào)，交給后面的電路做載波濾波的動(dòng)作，我們就有辦法聽到中廣新聞網(wǎng)了。要達(dá)到這個(gè)功能，就必須使用一個(gè)”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(gè)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(gè)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(hào)，只留下所需要的訊號(hào)。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(hào)量衰減至-3dB時(shí)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(jì)算公式=20log（Vo/Vi），也就是當(dāng)衰減量為-3dB時(shí)，電壓衰減為0.7倍左右，此增益計(jì)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(hào)的差別。）

　　那么，要如何以電路做到這個(gè)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(jī)所使用的選頻電路。

　　這個(gè)濾波的電路是最早被運(yùn)用在收音機(jī)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(huì)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(huì)進(jìn)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(shí)，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(jī)所使用的是可變電感，因?yàn)榭勺冸姼锌梢宰约褐谱?，成本較低，但后來所有的收音機(jī)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(shí)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(dòng)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(hào)了。如圖三，此時(shí)即需要做檢波的動(dòng)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(gè)周期的訊號(hào)，成為有脈動(dòng)的直流訊號(hào)。因?yàn)榇颂幍挠嵦?hào)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(gè)檢波專用的二極體。這種二極體在數(shù)十年前剛出現(xiàn)時(shí)價(jià)格非常的驚人，但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，目前的價(jià)格大概是一支NT.2元左右，超級(jí)的便宜。經(jīng)過檢波的訊號(hào)，已經(jīng)可以直接接往耳機(jī)了收聽了。因?yàn)槎鷻C(jī)本身有電感量存在，所以即使還有高頻載波存在，也無法進(jìn)入耳機(jī)。

　　非常簡單的電路，在稍微看懂以后就可以開始動(dòng)手了。第一個(gè)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(jī)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(gè)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(hào)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(gè)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(gè)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(gè)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(diǎn)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?。本電路中可變電容的電容量最大?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(gè)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(shí)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(jī)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(jià)格也不低。如果您很幸運(yùn)的買到了，那么建議可以用這個(gè)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(gè)承受電流電壓都相當(dāng)?shù)偷亩O體，專門用來作為訊號(hào)檢波。因?yàn)檫@個(gè)收音機(jī)輸出的電壓電流都相當(dāng)?shù)?，所以使用的耳機(jī)必須要特別挑選：

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

　　這種耳機(jī)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(jì)的。因?yàn)闆]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(jī)器了。因?yàn)榱慵?shí)在很少，所以要不要機(jī)箱就看個(gè)人了。我找了一個(gè)小Case來把它裝在里面，主要是因?yàn)槲沂褂玫目勺冸娙菔谴笮偷哪欠N，不找個(gè)機(jī)箱實(shí)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(huì)把這一極接往接地端）

　　配線相當(dāng)?shù)暮唵巍?/p>

　　因?yàn)榕渚€很少，所以我決定采用1920年代收音機(jī)很流行的配線方式。采用粗的單心銅線以架空的方式進(jìn)行配線。上圖中的機(jī)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(huì)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(jī)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(tái)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(hào)。否則，天線的部分可以單獨(dú)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(gè)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(tái)的金屬部分。或是在墻上打個(gè)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(jī)，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(tái)。

　　收音機(jī)就這樣完成了，但是它的名字既然叫做礦石收音機(jī)，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(diǎn)，礦石收音機(jī)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(gè)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(jī)器中原本二極體的位置，極性的部分可以不必在意（事實(shí)上這個(gè)電路中二極體無論接哪個(gè)方向都可以動(dòng)作），接著慢慢的調(diào)整裸銅線接觸礦石的位置。