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【图钉AK日常】谈谈矿石收音机是什么鬼

2018-10-06  金刚光

首先还是恭喜ACFUN购买了《茜色少女》等五部番剧,作为一个HAM看到收音机感觉异常舒适,

作为图钉本人今天就来讲讲其中的矿石收音机是什么鬼

2018年的某一天,少女们和另一个世界的“自己”相遇了——。 高中生土宫明日架与朋友们隶属“矿石电台研究会”,在一次游戏中,她们效仿都市传说举行了“某个仪式”。不料仪式打开了平行世界,她们踏入了与日常截然不同的领域,新世界的大门就此打开。


第一次由Greenleaf Whittier Pickard在大约1900年制造,并且使用条形晶体矿石来探测无线电信号。

人们第一次制造和使用了不需要电池或电能的、简单低价的矿石收音机。即使在第一次世界大战之后电子管收音机被普遍使用, 矿石收音机依旧非常流行, 特别是在初级业余无线电爱好者和学生当中。他们制作矿石收音机以学习基本的电子通信知识。

矿石收音机是一个简单的无线电接收机,由长导线天线,用于选择信号频率调谐器检波器组成。 检波器可以使用晶体矿石,也可使用检波二极管,还可以使用锗高频三极管检波器。常见的可用作检波器的矿石种类有硫化铅矿方铅矿红亚铅矿黄铜矿黄铁矿(愚人金)和自然铜等。

矿石收音机能依然被间谍使用。矿石收音机没有振荡器,因此间谍组织不能侦测到监听与被监听的频率。(无源接收机很难被侦测到)

没有超再生,没有功放,没有本振电路,但是就是能用

记得以前在【图拉丁物理小讲堂】用吊车听收音机是什么操作?吊车收音机原理浅谈

中我们就提到了工地奇闻:吊车能当收音机

它能够自动发声就是因为其距离电台太近导致形成了一个天然的矿石收音机,而矿石收音机的原理当时我们简单的讲了一下,但是并不详尽

今天看到番了我想我终于能好好讲解一下矿石收音机这种古老又神奇的机器了

矿石收音机,简称矿石机,是利用天然矿石或晶体二极管作为检波元件,加上天线、地线、调谐电路和耳机等元件制成的收音机

其实早期的矿石收音机它的画风是这样的:

1930年代矿石收音机,以刮胡刀片作为检波元件

老外的矿机:【图拉丁海外玩家】矿石收音机展示 ac4624642

何为检波?矿石收音机是什么原理?

【高能预警:您的好友【图吧魔鬼玩家】已上线】

首先一句话解释矿石收音机就是矿石收音机能够直接的将空气中接收到的无线信号还原为声音信号,而不需要消耗能量进行放大,因此通常装置需要非常大的天线以便提供足够强的信号驱动耳机扬声器,携带不便

番里面她们拿着的实际上只是普通的收音机

嘴欠说句荧光棒的原理:荧光棒中的化学物质主要由三种物质组成:过氧化物、酯类化合物和荧光染料。荧光棒发光的原理就是过氧化物和酯类化合物发生反应,将反应后的能量传递给荧光染料,再由染料发出荧光。 目前市场上常见的荧光棒中通常放置了一个玻璃管夹层,夹层内外隔离了过氧化物和酯类化合物,经过揉搓,两种化合物反应使得荧光染料发光。

在以前的【图拉丁电子初级】神奇的谐振

中,我们简单的提到了电台和收音机通信可以等效为机械运动的谐振。

各位也都知道当我们对着一个已知固有频率的物体发送其固有频率的机械波的时候,它就会在有规律的外力(声波也可以理解为一定频率的振动)作用下发生共振。(【图拉丁】自制电吉他教程(附普通乐器魔改电箱)中就出现了这种琴弦发出的声音经过音响放大反而激励琴弦产生共振琴声永远不会停止的自激现象)简谐振动简称谐振,不仅在机械运动中存在,同时在电子中也存在。

【图拉丁电子初级】神奇的谐振中我们提到了一切物体都有其固有频率,当物体被其固有频率的外力也好还是交流电也好驱动就会发生共振或者说谐振。

那么在无线通信中的应用即为收音机可以通过改变其固有频率调整其谐振频率(调谐),从而可以接受空间中不同频率的电磁波(从而改变电台)

由于电磁波传播不需要介质,在空气中传播的衰减非常小,因此可以把机械波的信息带入电磁波让电磁波搭载信号传播到远方,到达接收机处再被还原为机械波也就是声波

收音机本身来说结构相对简单,采用的信号调制方案也易于还原,信息还没有加密,因此任何人都可以通过简单的装置接收电磁波然后还原为声音信号。而相对的,要想还原电台或者其他高级无线通信的信息就难得多了

可以看得出来,下图还原的信号就是AM(调幅)信号,它甚至可以在吊车接地后被还原为音频 工地奇闻:吊车能当收音机

不过不用担心难以接收FM信号,一般来说FM电台信号有寄生AM,AM也有寄生FM,并不是那么绝对的 很多人尝试FM收音机扩频就能接收到120MHZ左右的AM民航电台(航空导航通讯(116-136MHz)

一般家用收音机的FM接收范围为88~108MHz。 所以普通收音机是不能接收到民航通讯的。



PCM PAM PDM PWM PPM的区别这里就简单介绍了

PWM

例如,把正弦半波波形分成N等份,就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替,使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合,且使矩形脉冲和相应正弦部分面积(即冲量)相等,就得到一组脉冲序列,这就是PWM波形。根据冲量相等效果相同的原理,PWM波形和正弦半波是等效的

正弦波PWM调制



PPM、PCM和PWM

都属于脉冲调制技术,应用领域不同。PCM:脉冲编码调制,以约定好的二进制码流传递信息,可以时分复用; PPM:脉冲位置调制,以不同时刻出现的脉冲位置传递信息,可以时分复用;PWM:脉冲宽度调制,以脉冲占空比传递信息,不可以时分复用;PWM以及其变种SPWM广泛用于电机调频调速控制。PPM和PCM都用于遥控设备无线传输上,PCM属于数字调制,需要利用高速AD和DA;PPM利用积分器和滤波器,属于模拟调制。

反应速度PPM快于PCM,PPM和PCM都是信号编码方式,可内建多路信号。PWM是脉冲宽度调制,也就是单通道的。发射机模式与接收机模式要一致才能对频。PCM编码的优点不仅在于其很强的抗干扰性,而且可以很方便的利用计算机编程,不增加或少增加成本,实现各种智能化设计。

https://wenku.baidu.com/view/c528630d27284b73f2425074.html

脉冲振幅调制(PAM) 载波调制 信号的调制 脉冲调制PAMPDM、 PPM 等 正弦信号作为载波 1.定义(PAM: Pulse Amplitude Modulation) 脉冲调制:就是以时间上离散的脉冲串作为载波, 用模拟基带信号m(t)去控制脉冲串的某参数,使其按 m(t)的规律变化的调制方式。 通常,按基带信号改变脉冲参量(幅度、宽度和位置) 的不同,把脉冲调制又分为: 1) 脉幅调制(PAM) 2) 脉宽调制(PDM) 3) 脉位调制(PPM)

频率响应
频率响应是指将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时,音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象,这种声压和相位与频率的相关联的变化关系称为频率响应。也是指在振幅允许的范围内音响系统能够重放的频率范围,以及在此范围内信号的变化量称为频率响应,也叫频率特性。在额定的频率范围内,输出电压幅度的最大值与最小值之比,以分贝数(dB)来表示其不均匀度。频率响应在电能质量概念中通常是指系统或计量传感器的阻抗随频率的变化。
通常判断元件的质量,以及音响耳机的优劣,比灵敏度更受关注的参数

 关于检波

检波即将音频信号或视频信号从高频信号(无线电波)中分离出来叫解调。幅度调制的解调简称检波,其作用是从幅度调制波中不失真的检出调制信号来。根据是否需要同步信号,检波可分为同步检波和包络检波。

检波电路的作用是从调幅波中检取出原调制信号。常用的检波电路有三种;小信号平方律检波器、大信号包络检波器的同步检波器(又称乘积检波器)。前两种用于普通调幅解调,而同步检波器主要用于DSB信号和SSB信号的解调。评价检波顺的性能主要用如下三个指标:1、电路传输系数(又称检波效率)KD当输入为高频等由信号UCCOSWCT时,KD定义为KD=U=/UC

式中U=为检波器输出直流电压(V)。

当输入为单音调幅信号U1=V1COSWCT=UC(1+MACOSOT)COSWCT时,KD定义为KD=UAO/MAUC

式中UOO为输出电压中调制分量振幅(V)1 MAUC为输入高频电压包络变化振幅(V)。

电压传输电压包络变化振幅(V)。

电压传输系数用来说明检波电路对输入高频信号的解调能力(或效率)。

2、非线性失真系数KF当输入为单音调幅信号时,KF定义为:

式中UO2Q、UO3Q...分别为输出电压中调制信号分量的二次谐波、三次谐波.....的振幅。

KF用来说明输出低频电压波形和输入调幅波包络形状的符合程度。

3、输入电阻R1D、R14定义为:R1D=UC/IC1

式中UC为输入高频电压振幅(V);IC1为输入高频电流基波振幅(A)。

通常检波电路接于中频放大器的输出端,R14视为它的负载,因此总希望R1D尽量大些,以减小对中频放大器的影响。

包络检波(envelope-demodulation)是基于滤波检波的振动信号处理方法,尤其对初期故障和信噪比较低的故障信号识别能力强。将一段时间长度的高频信号的峰值点连线,就可以得到上方(正的)一条线和下方(负的)一条线,这两条线就叫包络线。包络线就是反映高频信号幅度变化的曲线。对于等幅高频信号,这两条包络线就是平行线。 当用一个低频信号对一个高频信号进行幅度调制(即调幅)时,低频信号就成了高频信号的包络线。

一般的矿石收音机都是这个样子




“同步检波”也称相干检波(coherent)和零拍检波(homodyne),适用于所有线性幅度调制(包括普通am调幅波)。抑制载波的双边带或者单边带调幅只能通过“同步检波”来解调。
同步检波是用一个与载波同频同相的本振信号与已调信号相乘来实现信号解调的过程。

只要有非线性就可以检波!

矿石检波只不过是把矿石当做二极管而已,和二极管检波一样都是包络检波。
准确地说并不是把矿石当做二极管,而是把矿石(半导体)和导线放一起,作为一个金属-半导体接触的模块来单向导电,金属-半导体接触的效果和PN结的二极管差不多



有了带音频信号的电压后,将其通入发声元件即可还原出电台的声音了

怎样,矿石收音机还是挺有意思的吧?

个人而言矿石收音机涉及到中频电路,信号调制解调等等技术,还是很想搞一个的

然而由于地理原因最终还是放弃了(就算用收音机在窗口信号也非常感人,HAM界有个真理就是占据至高点才是爸爸,至于你家就算住独栋别墅该收不到信号还是收不到信号,还真不如住高层公寓玩的效果好)

我作为ACER对这个番还是非常期待的,让我们在ACFUN一起看下星期的更新吧

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