矿石收音机(又称晶体收音机)是一种利用天线捕获无线电波、通过整流二极管把高频信号转换成音频信号、再用高阻抗耳机直接播放的极简收音装置。它的特点是不需要外部电源,全部能量都来自接收到的无线电波。
### 工作原理
1. 天线:捕获空中的射频信号,信号强度取决于天线长度和布局。
2. 调谐电路(LC回路):由线圈(L)和可变电容(C)组成,用来选取想听的频段。调节电容或线圈的值即可“选台”。
3. 整流二极管(常用硅二极管或“矿石二极管”):把射频信号的交流成分整流成脉冲直流,形成音频信号的原始波形。
4. 耳机:高阻抗(几千欧)耳机能够在极低的电流下产生可听的声音,直接把整流后的音频信号转换为声波。
### 典型组成
- 天线:铜线、铁丝或磁棒绕线的简易天线。
- 线圈:数十匝的细铜线绕在磁棒或塑料管上。
- 可变电容:用于调谐,常见的有小型陶瓷或空气可变电容。
- 二极管:最早使用天然矿石(如硅矿)做整流,现代多用1N34A等硅二极管。
- 耳机:高阻抗耳机(≥2 kΩ),有时也用磁耳机。
- (可选)电池:有时加入一节小电池提升灵敏度,但不影响“无电源”本质。
### 为什么能工作
无线电波本身携带能量,虽然每平方米只有微瓦级别,但通过高 Q 值的调谐回路可以把能量集中在选定频段。整流二极管把这微弱的射频能量转化为音频信号,耳机的高阻抗使得即使只有几微安的电流也能驱动出可听声音。
### 简单制作步骤(参考周志明的经历)
1. 准备天线:把一根磁棒或细铜线做成约2–3 米的天线,连接到线圈的一端。
2. 制作线圈:在磁棒或塑料管上绕30–50匝细铜线,另一端接到可变电容的一端。
3. 接入二极管:把二极管的正向(阳极)接到线圈与天线的连接点,阴极接到耳机的正极。
4. 连接耳机:耳机的另一端接到天线的另一端(或接地),形成完整回路。
5. 调谐:旋转可变电容,寻找信号最强的点,即可听到广播。
### 小贴士
- 天线越长、越高,接收效果越好。
- 使用高阻抗耳机,低阻抗耳机会因电流不足而听不见。
- 二极管选择:硅二极管(1N34A)或肖特基二极管的灵敏度更高。
- 调谐时,轻微转动可变电容即可切换频道,声音会随信号强度变化而起伏。
矿石收音机的魅力在于它的极简结构和“从空气中直接汲取能量” 的神奇感,正是许多电子爱好者和少年科学梦的起点。