不需要电源的收音机——矿石收音机

在上世纪中期，无线电制作是一项相当普遍的业余爱好，自制收音机是很多人的梦想（在那个年代，收音机就像如今的iPhone一样，是一件高级电器），真空管收音机一般价格比较高，自制成本也不低（那时一支真空管要数元人民币，人们一个月的工资才几十元），矿石收音机（以下简称矿石机）不需要昂贵的真空管，也不需要电源，成为了许多初学者的首选制作。矿石机这个名字大家也许很陌生，矿石和收音机有什么关系呢？收音机最重要的就是解调器，对于那时普遍使用的调幅广播来说，解调即检波，需要一个具有单向导电性的器件，就像今天的晶体二极管。而在那时，无论是真空二极管还是半导体二极管都不便宜。有的矿石，比如红锌矿，方铅矿，黄铁矿具有一定的单向导电性，可以用于制作检波器，于是人们利用这些矿石制成的检波器所装置的收音机，便被称之为“矿石收音机”。后来的爱好者虽然用半导体二极管替代了矿石检波器，但“矿石机”这个名字仍然保留了下来，如今，矿石机泛指不需要电源，仅靠广播电台信号的能量工作的收音机。

C1为360μF可变电容，L1为560μH电感(可在直径40mm的纸筒上用0.5mm漆包线绕80匝，电感量为参考值，实际制作时视所想要接收的频率而定)，D为半导体二极管(最好用锗二极管，导通电压越低，管压降越低越好，不可用1N4007之类整流管)，C2为2200pF纸介电容器(薄膜电容器亦可)，PH为高阻耳机(若无高阻耳机，可用一220V:6V电源方棚，次级线圈与手机耳机并联，初级线圈按线路中高阻耳机的接法接入线路)，ANT与GND分别为天线与地线。

矿石机的所有能量来自于天线，所以它必须有一套良好的天地线系统用以接收广播电台发射出的电磁波。这台矿石机的天线是用两根绝缘杆支起的长导线，导线两端有两枚陶瓷制成的绝缘子，用以减弱阴雨天由于潮湿，使支撑杆的绝缘性下降，使天线对地电阻减小而造成的影响。旧时的资料上建议的天线长度为六十米，现在城市中的朋友们也许很难做到架设这么长的天线，天线的长度可以缩短一些，最好不要短于十米(距离广播电台近者另当别论)，住在楼上的朋友们可以把天线从楼上垂下。地线一般是将一块金属导体打入大地，我们现在可以把地线接到自来水管或者是暖气管上。天线与地线将构成一个回路，来接收空气中的无线电波。可以说，矿石机的效率很大一部分取决于天线与地线。L1与C1并联，组成一个谐振回路，通过调节C1来调节这个谐振回路的谐振频率，当从天线上接收的电台的频率与该谐振回路的谐振频率相同时，这个电台的信号就可以进入矿石机，进行下一步的工作——检波了。

检波的工作原理调幅是将音频信号加于载波信号上，使载波的振幅改变的一种调制方式，在调幅信号进入收音机，被调谐器所选出后，便要经过检波。检波器的核心元件是一只二极管，它具有单向导电性，能将调幅信号的负半周“拦截”住，只有正半周可以通过，经过二极管的调幅信号变成了一个高频脉冲信号，在经过滤波电容器C2时，其中的高频成分会经过这个电容流向大地，而加在调幅波上的音频信号则驱动耳机发音。以上便是矿石机的工作原理，如果大家有兴趣的话，可以试着做一台，当自制的收音机里传来美妙的乐音时，你的心情一定会非常愉快的。

矿石机也存在着种种缺点，比如需要复杂的天线与地线，本地广播电台多的话容易发生混台现象，声音也不是很大，仅能够供一人收听。对于这些问题的解决方法，我会在后续的文章中介绍。

以下开始简易变身器制作教程：

本教程介绍一个简单的自制矿石收音机套件，只采用最经典的一种电路，适合入门，电路原理容易理解。

矿石收音机出现在晶体管发明之前，那时候没有二极管，只好用某些天然矿石作为检波器，所以得名。当然那时候也没有三极管，所以电路极其简单，甚至不需要电源。

现在我们讲的矿石收音机，是指采用那种简单的无电源电路的收音机，不一定用矿石做检波器，因为专用的检波二极管效果更好。

现在之所以还有必要学习这种简单的电路，因为它能说明无线电的基本原理。现在各种无线电设备非常精密复杂了，但是基本原理不会变。

下面是制作完成的矿石收音机。包括一个大的环形天线，一个简易的电路板。

如何制作一个简易的自制矿石收音机？

套件内容包括：

30米长的导线、电路板、电子元件包。

如何制作一个简易的自制矿石收音机？

下图是制作完成后的电路板，可以看到非常简单，只有可变电容、检波二极管、滤波电容、小变压器几个元件。后面我们会详细说明这几个元件的功能。

如何制作一个简易的自制矿石收音机？

电路原理：

学会矿石收音机的原理，也就学会了无线电接收的基本原理。下面是电路原理图

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如何制作一个简易的自制矿石收音机？

整个电路一共也没有几个元件，但是可以分成3个部分来讲解。

1、无线电波的接收

请看上面的原理图。天线就是一个环形线圈，线圈的物理量是电感（L），单位是亨利（H）。可变电容是容量能够变化的电容，物理量是（C），单位是法拉（F）。空气当中有电磁波的时候，电磁波的磁场穿过线圈，而且不断变化，就会在线圈中感应出信号。电感和电容一起构成（LC）谐振电路，能够选择感应信号的频率，只有某一特定频率的无线电波才会被接收。

2、无线电波的解调

接收到的电波是被音频信号调制过的高频信号，请看上面电路原理图里无线电信号的示意图，其中音频信号包络线是上下对称的，正负信号正好相互抵消。二极管的特性是单向导电，经过二极管之后，无线电信号只剩下一半了，不会相互抵消，这个过程就叫做检波。电容的特性是对高频信号相当于短路，因此高频信号被滤掉，只剩下音频信号，也就是我们需要的信号。这整个过程就是无线电波的解调。

3、电信号变成声音信号

音频电信号进入喇叭，变成空气的振动，也就是我们耳朵能听到的声音了。

下面介绍矿石机电路的制作过程。

你只需要把下面两种元件接到电路板上就行了。2200p（皮法）的电容和检波二极管，引脚要如下图中的样子处理一下，这样用螺丝拧进电路的时候，不容易损坏元件。

可变电容和喇叭（变压器的输入端）已经预先接好了，用螺丝刀把对应的螺丝松开一些，元件的引脚塞进去，拧紧即可。

注意：

松开螺丝的时候不需要把螺丝完全拧出来，只要元件的引脚能塞进去即可。拧紧的时候也不要太用力，用手拨动元件引脚，不会脱落就行了。拧得太紧也容易把元件损坏。

变压器的作用：

电路原理图中，与滤波电容并联的是一个喇叭。但是因为矿石收音机没有电源，电路当中的电流非常微弱，普通的耳机是听不到声音的。如果你拆开一个普通耳机，会看到里面的线圈只有十几匝，而真正矿石机电路使用的耳机，叫高阻耳机，线圈有几千匝。我们这里用一个小变压器来代替高阻耳机，因为变压器的输入端也有几千匝线圈，这样把耳机插座接在变压器的输出端，就能用普通的耳机收听矿石机接收的节目了。

线圈的制作：

下图是一个环形线圈，用的一个30*40厘米的泡沫做框架，用导线绕了20圈，每圈间距3毫米。线圈的物理量是电感，线圈匝数越多，电感越大；每圈间隔越密，电感量越大。就是说要想让它的电感量变小，你可以减少几圈，比方变成16圈；或者保持20圈，但是让每圈的间距变大，比方变成4毫米。

矿石收音机的收听：

因为矿石收音机电路是没有电源的，因此对收听环境要求比较高。如果您住在城市或近郊，距离当地中波广播电台（矿石机收听到的广播频率是中波，也就是AM）比较近，您可以制作矿石机，否则就不要做了，因为很难成功。

把矿石机拿到距离中波电台比较近，周围比较开阔的地方，而且环境要很安静（矿石机耳机听到的声音非常小），慢慢转动调谐旋钮，仔细听耳机传出的声音。如果收听不到，需要转动天线的方向，然后重新调谐。

接收频率的调整：

决定接收频率的是线圈的电感量和调谐电容的值。顺时针转动调谐电容，电容值变小，接收频率向高频移动。电容变到最小之后，如果您觉得接收频率还不够高，就需要减小电感的值。方法前面说过了，把线圈减少3或5圈，重新调谐，或者在匝数不变的情况下，让线圈间距更大一些，比如本来每圈间距是3毫米，变成4毫米。

如果要接收更低的频率，就需要增大电感，线圈匝数不能增加的情况下，可以把线圈绕得更密一些。

制作更大的接收天线：

矿石收音机没有电源，能量完全来自天线接收到的空气中无线电波的能量，因此天线越大，效果越好。下图用液晶电视的包装盒绕的天线，尺寸是50*80厘米，每圈间距4毫米，共绕了11匝。你可以把小的纸盒或者泡沫用胶带粘在一起，制作更大的框架。

如何制作一个简易的自制矿石收音机？

天线的接收方向：

这种天线是有方向性的，改变天线的角度，你会发现某一个角度接收效果最好。

我们介绍的这种环形天线有很多优点，便携性是最大的一个。如果您的试验地点附近效果不好，建议搜索您当地中波广播发射塔的位置，带着矿机到发射台附近，效果自然会好了。

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