矿石收音机制作详解(修正版).pdf

矿石收音机制作详解 线电通讯发明至今已经有一世纪的历史了，它在人类文明进步中，扮演着相当重要的角 色。藉由通讯技术的发达，一切知识的传播不再有障碍，使得科技进步一日千里。在今天， 论是出门人手一支的行动电话或是越来越流行的无线网络及蓝芽接口(Blue Tooth)都是 线通讯的应用范围。其中，最早融入人们生活中的 线电技术，应该就属于收音机广播 了。 收音机，这个古早以前被视为有钱人的象征的高科技产品，到现在已经是超级平民化 的东西了(甚至有公司行号大量制作印有自己品牌的迷你收音机作为具有广告效果的礼 品)。本装机报告所讲解的就是一台最简单的收音机。当然，这个机器并非DZ 的套件，其 破烂的音质更与Hi-End 音响没有任何关联，纯粹是好玩而已，如果您追求的是完美的音响 系统，那么不妨可以略过这篇吧。 超级简单的电路架构 小弟我喜欢听收音机广播，晚上睡不着觉，就喜欢拿出放在床边的迷你收音机来听，有时 听听警广DJ 那流畅到惊人的路况报导，有时候听听中广新闻网午夜的广播剧，或是转到非 常具有乡土味的健康食品介绍节目，听听DJ 用非常有趣的台语介绍着产品或是和听众聊 天收音机就这么陪伴着我度过 数个漫长的夜晚。自从开始接触音响DIY 以后，任何 与音响有关的机器都想要自己动手来装一下，当然，收音机也不例外， 是我跑了几趟图 书馆，逛了一些网站，决定来装一台简单的收音机玩玩！ 图说：没错，就是这么简单！ 您一定开始怀疑了..收音机的电路有这样简单吗？ 所以说才是最简单的收音机啊！这机器最特别的一点就是它根本不需要供应电源！看到这 个电路，相信或许\勾起一些火腿老前辈们的回忆吧。这个电路在20 世纪初就被发明， 当时人们发现了一些天然矿石具有单向导通的特性， 是就制作为最早的二极管，利用这 样的二极管，制成了最早期的收音机， 是就命名为矿石收音机(Crystal Radio 或是缩写 为X’tal Radio)。 在解释这个电路之前，必须要先来说明一下 AM 线电的基本原理。所谓的 AM 就是调幅 (Amplitude Modulation)广播，也就是讯号的形式是频率固定，只有振幅的变化。这样讲 似乎还是很抽象，那么，请看下图： 图说：AM 广播的讯号示意图。 如左上图所示，声音讯号是经由麦克风等设备转换而来的电压讯号，因为是人类所能听到 的频率，故一定在20~20KHz 之间，此频率是 法做长距离传输的，必须做”混频”的动作， 也就是将此声音讯号加上左图下方的高频弦波讯号(称为”载波”)。两讯号相加，得到右 边的讯号，就是可以作为长距离传输的AM 讯号了(称为调变讯号)。此讯号的频率是载波的 频率，但是其讯号摆\幅却是声音讯号。在了解将声音变为AM 讯号的过程后，就可以了解 要如何将这个讯号还原为我们所能听到的声音了。 图说：经过检波，滤波后的讯号。 如上图所示。首先，将AM 讯号以最简单的方法进行半波整流(在收音机中称为”检波”)， 截去讯号的负半周，只留下一半的讯号。然后，只需将高频载波以滤波器滤掉， 可得到 我们所要的声音讯号了(但是此声音讯号有一个直流偏移电压，怎么办？后面再说)。 但是，又要面对另外一个问题了。我们所处在的环境中，存在着非常非常多种不同频率不 同传输方式的讯号。例如我们可以在同一个地方以收音机听到广播电台，也可以用行动电 话传简讯，可能还能用 线网络上DZ 去抢购套件，万一没抢到还能去留言板发表一下赌烂 的心情……，那么，收音机是如何知道现在它应该把哪个电波抓出来做检波呢？ 以台北地区来说，中广新闻网是AM657KHz，这个 657KHz 指的就是此频道的载波频率。如 前述，AM 广播的讯号频率就是载波的频率，所以，只要收音机有办法准确的从众多无线讯 号之中挑选出657KHz 的讯号，交给后面的电路做载波滤波的动作，我们就有办法听到中广 新闻网了。要达到这个功\能，就必须使用一个”带通滤波器”，何谓带通滤波器呢？我们 知道，低通滤波器就是将高频率掉，让低频通过，高通滤波器就是滤掉低频，让高频通过。 那么带通滤波器就是滤掉低频以及高频，只留下一段频率范围： 图说：以横轴为频率，纵轴为衰减所画出的坐标图。 如上图(这只是一个示意图，完全不考虑精确性)，假设我们想收听的频率是657Khz，那么 这个滤波器的输出就应该滤掉比657KHz 高以及比657KHz 低的所有讯号，只留下所需要的 讯号。在滤波器的数据之中，我们如果想知道它准确的滤波频率，通常都是以”讯号量衰 减至-3dB 时的频率”为准，此频率就称