探讨大环矿机的简单设计----阻抗匹配

qg2007

之所以限制在大环矿机，是因为天地线的引入对矿机的有载Q值影响颇大，本人还没有能力谈及。

上次在小店斗胆论过RP，也使我逐步从混沌开始，初步开始看到帘幕后面的精彩画面。

大环矿机可以说是矿机中引入数据量比较简单的一种，且可以在室内外方便使用，特别是不受雷公骚扰，在漫长的雷雨季节中可以放心使用。

但是，大环也有精细捕捉微弱信号的一面，电台信号场强弱的地方，屏蔽强的室内，收听会有难度。



这是一张大环矿机的简单电路图，由天线线圈---检波管---音频组件三部分组成，如何将它们高效率的组合在一起，而非屡试屡换费尽周折。

显然，科学量化的设计大环矿机，是最捷径的选择。往往建立信心最重要，一步步看到成效，会使您信心倍增，玩得更有兴趣。

qg2007

还是先引入这幅经典的图示：

图中的虚线RP是什么，暂且放在一边，暂把它看成是“虚拟的”。

在图的左边有谐振线圈L，谐振可变电容C1；中间是检波管D和旁回路电容C2；右边是音频组件RL。此图的作者原意是为了研究矿机的阻抗匹配。

先限定在简单大环矿机的阻抗匹配范围，将图解读：
谐振线圈L、谐振可变电容C1-----RLC；谐振线圈----RLCL；谐振谐振可变电容---RLCC。
检波管D------RD。
音频组件-----RL。

RLC？？RD？？RL  三者之间的关系，就是大环矿机的阻抗匹配。

qg2007

让我们在引入一幅经典算式：



为方便，选中波频段的1000KHz、常用250微亨大环天线取值、摄氏20度的温度。

可以看出RLC？？RD？？RL之间的关系是：            
           3×RLC=RD=RL。

[ 本帖最后由 qg2007 于 2010-11-11 07:51 编辑 ]

蒙古乐忽门

1楼的图,检波后加一个滤波电容吧

qg2007

现在引入一句更经典的论述：矿机是动态匹配

从上面的计算器可以看到，阻抗匹配引入了温度和谐振线圈Q值。

温度和谐振线圈Q值都是变量，会引起大环矿机的阻抗匹配状态。温度变化了线阻会变化、检波管的RD会变化。还有温度会影响湿度变化，线圈和可变电容的绝缘系数值会变，Q值随之改变。

现在插入上一幅计算器派生的理想计算状态：



可以看出Q值的变化以后（300改为200），3RLC=RD=RL的比例关系是不变的。

1971sam

Rd=RL =( 2.pi.f.L.Q )/3
公式中：

pi = 3.14
f = 频率（Hz）
L = 检波器线圈的电感（H）
Q = 无负载 LC 电路的品质因数
RP 的数值与频率有关。实际上我们采用在中间频率的 RP 数值。在中波段用 1 MHz 的 RP 数值。

以上摘自“怎样制作高灵敏度的矿石收音机”帖子

[ 本帖最后由 1971sam 于 2010-11-11 08:15 编辑 ]

qg2007

3RLC？？？？？？？？？？

RD=RL好理解了，3RLC怎么回事？

RLC是RLCL与RLCC的谐振阻抗值，计算表中只列出了RLCL的取值，谐振阻抗的算法自然在其中。

现在引入一个算式：



1000KHz，大环线圈250uF，感抗是1570欧

[ 本帖最后由 qg2007 于 2010-11-11 23:39 编辑 ]

qg2007

从3#中的算式引出，250微亨时，RD=RL的匹配值是1274K。

根据7#算式结果，250微亨时的感抗是1570欧。

由此，10^3×1570X=1277K，即10^3×RLCLX=3RLC=RD=RL

1277K/1570×10^3=81%，如果做到大环矿机20%的匹配误差，这时已经够了。

简化算式可得：10^3×RLCL=RD=RL

[ 本帖最后由 qg2007 于 2010-11-12 00:15 编辑 ]

1971sam

[
RD=RL好理解了，3RLC怎么回事？

RLC是RLCL与RLCC的谐振阻抗值，计算表中只列出了RLCL的取值，谐振阻抗的算法自然在其中。
这个咱也不懂为什么。在那篇文章中并没有说出3RLC推理的数学模型依据，那个计算器是根据3RLC=RD=RL的结论来设定的，当然输入不同的值，结论还是那样，所以不能拿他说事。
另外那篇文章把检波分为“斜率”与“平方率”两种，2Rp和3Rp是否依此推理？

[ 本帖最后由 1971sam 于 2010-11-11 08:46 编辑 ]

qg2007

随温度和湿度变化，RLCL、RLCC、RD、RL都会漂移，如果不计较可以视为你设计的大环矿机是相对恒定值？

其实不然，谐振线圈感抗10^3×RLCL依然可以更为贴近RD=RL。

在以往的文献中我们可以看到，大电感线圈对中波低频效率提升有利，小电感线圈则对中波高端更为灵敏。

这是H老师的匹配算式，也可以按照这个原理给大环设计抽头，就像有缘收音机的统调那样，是中波大环的个区段的匹配更为贴近。



[ 本帖最后由 qg2007 于 2010-11-11 23:55 编辑 ]

qg2007

重新设计我的大环线圈，按2820检波器Rd=1250K取值，800KHz、1200KHz两点匹配1250K/10^3，求电感值

计算：


常用的二级管RD：（梁老师测量）



[ 本帖最后由 qg2007 于 2010-11-11 23:57 编辑 ]

qg2007

原帖由 1971sam 于 2010-11-11 08:38 发表
[
RD=RL好理解了，3RLC怎么回事？

RLC是RLCL与RLCC的谐振阻抗值，计算表中只列出了RLCL的取值，谐振阻抗的算法自然在其中。
这个咱也不懂为什么。在那篇文章中并没有说出3RLC推理的数学模型依据，那个计算器是根 ...

看5#，计算器中的RLC=1/3RD

qg2007

RP是什么？

谐振回路还包括：线圈的Q值、线圈的线阻、可变电容的绝缘系数，RP就是这些损耗的总量。

我理解，大环线路可以看作最简单，随温度的RLC、RD、RL都在变化，RLC和RD可以看作基本同步变化。

音频组件RL则可以有多抽头变压器解决，这样匹配就像这容易多了。

还是那句话：矿机是动态匹配！

1971sam

看5#，计算器中的RLC=1/3RD
其实跟您一样，想指道它的来历。

qg2007

原帖由 蒙古乐忽门 于 2010-11-11 08:02 发表
1楼的图,检波后加一个滤波电容吧

检波以后会有残留高频部分，以往将这个电容成为高频旁路电容。

经过模拟实验用示波器观察，电容不但可以消除高频残留对音频信号的干扰，而且可以给检波管提供高频回路，是检波二极管的音频输出得到增强。

因此，更完整的称呼这个电容为：高频旁回路电容。
如果检波管的Rd值高，这个电容可以选小一点。

实验中还发现，使用互感增感变压器时，这个电容值要选大一点，可以消除音频自激，改善音质。具体大小要实验而定。