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零起步学无线电收发   从矿石收音机认识谐振
发表日期:2010-07-15 08:34:44 来源:《无线电》杂志 2009.01 作者:门宏 【 】 浏览:4949次 评论:0

天空中充满了各种不同频率的无线电波,它们有的是大自然中天然存在的,有的是人类活动中衍生出来的,有的是人们有目的地发射的。那么,我们怎样才能按照需要发射特定频率的无线电波呢?另一方面,我们怎样才能从浩瀚的电波海洋中找出欲接收的无线电波呢?解答这个问题,就不能不说一说"谐振"。
什么是谐振

我们知道,电容器具有储存电能的本领,电感器具有储存磁能的本领。如果将一个电容器C与一个电感器L连接在一起,它们便构成了一个LC回路,如图1所示。如果电容器C上已充满电能,那么它将向电感器L放电,同时电感器L将以磁能形式储存能量。C放电结束,L中的磁能又反过来向C充电。如此周而复始地在C和L之间进行电能和磁能的转换,形成自由振荡,自由振荡频率f₀=1/2LC。由于电路损耗的存在,这种自由振荡是衰减振荡,很快趋于停止,波形如图2所示。可以采用外加电源给LC回路不断地补充能量,使自由振荡得以持续。当外加电源的频率与LC回路的固有频率相同时,即称之为"谐振"。谐振是无线电发射与接收知识中的一个重要概念。

 

 


1.并联谐振

LC回路与外加电源信号相并联即构成并联谐振电路,如图3所示。产生并联谐振的条件是外加电源信号频率f等于LC回路固有频率f₀,即f=1/2LC,改变L或C均可改变谐振频率。并联谐振电路的特点是:电路的阻抗最大,且为纯电阻。图4所示为并联谐振阻抗曲线,可见,f=f₀时阻抗最大,f>f₀或f<f₀时阻抗都很小。
并联谐振电路具有选频作用,可以组成振荡器和选频放大器。图5所示为LC振荡器,L1、C为并联谐振回路,L2为反馈线圈,振荡频率由L1与C决定。图6所示为选频放大器,LC为并联谐振回路,只有f=f₀的信号被放大。
有了振荡器和选频放大器,就可以产生和放大我们需要的频率的无线电波,并将它发射出去。选频放大器还应用在接收设备中,用以放大我们需要接收的频率的无线电波。

 

 

 

 

 


2.串联谐振

LC回路与外加电源信号相串联即构成串联谐振电路,如图7所示。产生串联谐振的条件也是外加电源信号频率f等于LC回路固有频率f₀,即f=1/2LC,改变L或C均可改变谐振频率。
串联谐振电路的特点是:电路中的电流最大,且与外加电压同相。图8所示为串联谐振电流曲线,可见,f=f₀时电流最大,f>f₀或f<f₀时电流都很小。
串联谐振时,电感或电容两端的电压为外加电压的Q倍。Q为谐振电路的品质因素,一般可达100左右。因此,串联谐振电路常用作无线电接收设备的输入选频回路。图9所示为收音机输入调谐回路,图10为其等效电路。天线接收到的无线电波通过L2耦合给L1,L1与C构成串联谐振回路,只有f=f₀的无线电波在回路中的电流最大,并在C两端产生一个高于接收到的信号电压Q倍的电压送往高放级,而ff₀的无线电波在C两端产生的电压则很小。改变C即可改变谐振频率f₀,从而选择我们所需要的频率的无线电波。

 

 



做个不落伍的矿石收音机
矿石收音机是一种无电源收音机,它没有放大电路,仅由调谐回路、检波器和耳机组成,是最简单的无线电接收装置。早期采用矿石做检波器,因此称为"矿石收音机"。半导体管发明后,晶体二极管取代了矿石,但"矿石收音机"的名称延续了下来。虽然现在各种高性能收音机比比皆是,但是矿石收音机的独特魅力 
仍受到众多无线电爱好者的推崇。
1.电路原理

图11所示为矿石收音机电路图。L1、C1组成调谐回路,调节可变电容器C1即可选择所欲接收的电台频率。L2为天线耦合线圈,将天线接收到的电台信号耦合至调谐回路。晶体二极管VD为检波器,从调幅信号中检波出音频信号,送入耳机发声。C2为滤波电容,滤除检波器输出信号中的高频分量。
2.元器件选择与自制

L1、L2为磁性天线结构,采用直径10mm、长100mm左右的磁棒,L1绕60圈,L2绕12圈(见图12)。C1为360pF单联可变电容器(见图13),C2为0.01F瓷片电容器。晶体二极管VD选用2AP9,管压降低,检波效率高(见图14)。耳机BE应选用800Ω以上高阻耳机(图15所示为2000Ω高阻耳机)。

 

 

 

 


3.制作与调试

由于电路很简单,可以不用电路板,按电路图将各元器件直接连接即可。在可变电容器面板上绘制出频率刻度,如图16所示。矿石收音机没有放大电路,因此天线和地线的架设非常重要。天线可采用蛛网结构,用竹竿或木条做成十字架形状,用直径1~1.5mm的漆包线按图17所示绕成蛛网状,置于室外即可。没有漆包线时也可用裸铜丝,甚至细铁丝也可以。引线应采用绝缘导线。
更简便的方法是,用单股绝缘导线在台灯电源线上紧密缠绕数十圈作为天线。单股绝缘导线的一端悬空,另一端即为天线引线,如图18所示。其原理是缠绕的单股绝缘导线与电源线之间形成了一个小电容,可以将电源线上感应到的无线电波传输给收音机。
地线可用一根导线连接到自来水管上,利用自来水管通地的便利,如图19所示。调试时,连接好天线、地线,缓慢旋转可变电容器收听电台广播,并调节L2与L1之间的距离使效果最好。如电台频率与面板上的刻度不符,可左右移动L1在磁棒上的位置进行调节。

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Tags:矿石 收音机 谐振 责任编辑:yanhuo
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