**：科技小製作網作者：皮蛋豆腐時間：2009-09-18這是為了配合科技小製作網的第一次活動——製作礦石收音機，所作的專題之一：礦石收音機的原理及結構。
1、什麼是礦石收音機
所謂礦石收音機，就是利用天然礦石作為檢波元件的（例如方鉛礦），不需要電源的，一種早期的、結構簡單的收音機。現在把用檢波二極體來代替礦石，但是採用相同電路的也叫做礦石收音機。
2、為什麼要學習製作礦石收音機
礦石收音機是結構最簡單的收音機，通過學習製作，可以很好地理解收音機的原理，即使最複雜的現代收音機，也不過是在此基礎上的改進而已。推而廣之，一切利用無線電的裝置，接收無線訊號的基本原理，都不過如此。因此學習製作礦石收音機，是無線電技術的入門功課之一。
3、通過學習製作礦石收音機，我們能夠學到什麼
a.無線電訊號的發射、接收原理；
b.什麼是諧振迴路，如何調諧；
c.二極體檢波電路；
下圖是一種典型的使用二極體的礦石收音機，只有4個器件，當然要讓它發聲，通常還需要一根
二、三十公尺長的天線：
這樣簡單的一套裝置，就能收聽到遠方的無線電訊號？我們平常見到的收音機可不
是這樣的啊！如果您還有所懷疑，且聽我們從無線電訊號的基本原理講起，最終讓大家徹底理解礦石收音機是如何工作的。
1、什麼是無線電波
在中學學習過電磁學，就會知道豎直導體棒如果通過電流，周圍就會環繞著磁場，如果通過導體的電流是週期性變化的，那麼環繞它的磁場也會相應地發生週期性的變化。
如下圖所示，如果電流變化的頻率足夠高，就會在空氣中發生連鎖反應，這個變化的磁場感生出另外乙個變化的電場，而變化的電場又感生出另外乙個變化的磁場……迴圈往復，我們說形成了電磁波，在特定的頻率內，我們叫這根導體棒發射出了無線電波。
2、如何接收無線電波
我們以礦石收音機常用的中波無線電為例，發射天線是乙個幾十公尺高的鐵塔，可以看成是一根巨大的豎直導體棒。根據上面的描述，我們知道它產生的電場方向是上下的，磁場方向與電場垂直，是水平的。
根據電磁學的知識，我們知道乙個線圈裡有變化的磁場，就會感應出電流來。假如我們用乙個圓環狀的線圈做天線，把它放在無線電波的週期性變化的磁場裡，那麼線圈裡就會感應出相應的電流，也就是說接收到無線電訊號了。
為了讓線圈能夠接收到盡可能多的訊號，線圈平面應該與磁場方向垂直，也就是說線圈必須豎直放置，「側身」對著發射塔。
3、聲音頻號是如何通過無線電波發射和接收的
人類能夠聽到的聲音頻率在20到20000赫茲之間，這個頻率遠遠低於無線電波的頻率，例如中波無線電頻率在545-1605khz之間，也就是最低也要超過50萬赫茲。聲音頻號因為頻率太低，不能通過天線直接發射出去。
但是我們可以把無線電波當成馬，讓人類的聲音頻號「騎著」無線電波出去。如下圖，無線電波的頻率不變，但強度隨著聲音頻號的變化而變化。
我們用天線接收到這種強弱不斷變化的無線電波，通過收音機還原成聲音頻號，就可以用耳朵聽了。
4、礦石收音機是如何工作的
礦石收音機有兩個功能：a:接收無線波；b:將其還原成聲音頻號。
我們首先來說明如何接收無線電波。
首先應該有乙個天線，我們以上面說到的圓環型天線為例，如下圖，但是光有乙個天線還不行，天線線圈兩端還併聯有乙個電容。
我們平常使用收音機調台，調的就是這個電容，它也因此被叫做調諧電容。
聲學裡有個「共振」的概念，電磁學裡同樣也有。乙個音叉的頻率是1000赫茲，另乙個音叉要與它共振，頻率也要是1000赫茲。同樣，1000千赫茲（1000khz）的電磁波，要求接收天線的頻率也是1000千赫茲。
決定音叉共振頻率的因素有2個：它的材料和形狀。銅和鐵發出的聲音頻率當然不同，這是材料的影響；長條的和圓球的共振頻率也不一樣，這是形狀的影響。
決定無線電發射、接收裝置頻率的也有2個因素：線圈和電容器。我們用電感l來表示線圈的特性，電容c來表示電容器的特性。
我們把電容和電感一起組成的電路叫諧振迴路，顯然不同的電容c和電感l的組合對應不同的頻率，假如我們要接收1000khz的電波，通過調節電容和電感，讓諧振迴路的頻率正好等於1000khz，那麼我們可以說這個迴路對於1000khz的電波調諧了。
一般每個電台都有乙個自己的頻率，比方**人民廣播電台是中波981khz，礦石
收音機裝上天線，通過調諧裝置，就能夠收到想要的電台了。
再說如何還原無線電波裡的聲音頻號。
天線收到特定頻率的電波，把它變成電路裡**的電流訊號，讓這個電流訊號直接去驅動耳機，會聽到聲音麼？如下圖：
答案是不會！我們平常用的耳機裡面有個小小的電磁鐵，會吸引乙個震動膜片。如果通過電磁鐵的電流訊號發生變化，在它的吸引下，震動片就發出頻率和強弱都不同的聲音來。我們來看下面這個圖：
被音訊訊號調製過的無線電載波是以橫軸對稱的，即上下各有一條相反的音訊包絡線。耳機對高頻載波的訊號沒有反應（即使有反應我們的耳朵也聽不出來），只對音訊包絡線有反應。在t時刻，假設與之對應的上面的包絡線上a點的電壓是+2v，那下面b點的
電壓就是-2v，剛好與a點相抵消。這幅圖上任意時刻都是如此情形，即音訊載波反應在耳機上的電壓是零，耳機膜片不會震動，當然就不會響。
可是在電路裡串聯乙隻二極體，情況就不同了。如下圖：
二極體有個單向導電的特性，即它只允許正方向的**電流通過，反方向的時候電路相當於斷開。反應在訊號示意圖上是這樣：
即感應電流的下半部分被削去了，只剩**波和一條音訊包絡線，這樣在不同時刻加在耳機電磁鐵上的電壓不同，耳機就能發聲了。
這就是二極體的檢波作用，在二極體沒被發明之前，人們發現有些天然的礦石具有單向導電性，可以用來檢波，於是礦石收音機就誕生了！
常規的礦石收音機電路還在耳機旁邊併聯了乙隻電容，它的作用是濾波。電容的特性是通高頻、隔低頻，用作載波的高頻訊號直接經濾波電容跑掉了，只剩下音訊訊號經過耳機發聲，這樣我們聽到的聲音會清晰一些。前面說了，無線電波不過是借用的馬而已，我們真正要的是騎在馬上的聲音。
完整的礦石收音機電路圖：
我們最後來梳理一下礦石收音機從接收無線電訊號到輸出聲音的過程：
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