适合初学者的“神秘矿机”--转贴

qg2007

转贴闲言：

这个矿机线路很简单，双回路，没有天调，没有二极管抽头，漆包线 密绕+间绕+密绕的双回路线圈。简单不减力，注意天线分宽、窄带接入，地线改接在次级线圈上。这矿机竟能中波远程接收，还能收到短波台。
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原正文；（麦老师）
2009 年曾介绍过“神秘的矿石机”及“试验‘神秘的矿石机’”。今天在 Theradioboard.com 看到今年7月举办的2012年自制无线电收听比赛结果，中、长波无源接收机的第二名用的也是“神秘的矿石机”电路。制作者 Robert Weaver 对他自己的作品有详细介绍。现在此转贴供有兴趣的朋友参考。

此机线路简单，所用零件除了耳机之外质量都很普通，但似乎收听效果不错。在加拿大中部，三天收到 28 个电台，另外还收到 4 个短波电台。作者制作很认真，线圈的计算也很特别。但是我看到他发表的计算公式那么复杂就觉得头昏，不想深究了。各位如果有比较好的数学基础，不妨继续深入研究他的原作

神秘的”矿石机

原作者：Robert Weaver

自从参与了神秘的矿石机线圈的有趣的讨论，以及如何测量它的电感之后，我决定绕一个线圈并且作一些测量。详细的分析在这一页：Calculation Methods Part 1d http://electronbunker.ca/CalcMethods1d.html （计算方法第一部分）。我从这一页总结了一些资料到这里。

为了确定线圈的参数，我还创建了一个“Online Calculator” http://electronbunker.ca/InductanceCalcMyst.html （在线计算器）。

分析过这个线圈之后，我就没有借口不去制作一台完整的矿石机了。下面的照片就是最后的结果。



秘矿石机首先在 1932 年 7 月 3 日的澳洲布里斯本星期日邮报发表，特点在于它主线圈的绕线方法。原始的神秘矿石机电路图转载如下：



神秘矿石机一个有趣的特点是当电路唯一的接地点连接在次级回路时，在天线和底线之间没有明显的信号路径。这个收音机利用了绕组间的电容完成信号通道。它的线圈有初级和次级绕组并排（即双线）。在原始设计里用一个 3 英寸（75 毫米）直径的线圈架。初级线圈先密绕 12 圈，然后在第 12 圈之后，初级和次级绕组继续并排密绕 25 圈。此时次级绕组终止，初级绕组继续密绕其余的 13 圈。因此初级线圈总共有 50 圈，次级有 25 圈。

通过双位开关，天线可能连接到初级线圈任何一端，提供选择性（Selective）或宽调谐（Broad tuning）特性。宽调谐的设定也提供更大的音量。我转载的电路图和最初出现的一样。但是应该指出，如果线圈的始端和终端位置如图所示，宽调（B）- 选择性（S）开关的位置实际上反接了（即应该上面是 B，下面是 Ｓ）。我只是把我的接线固定在真实的选择性（S）位置。

也可以重新连接，把地线接到可变电容器第二部分的定片（天线接在动片／金属架）。这种状态类似于 MRL#39 矿石机，在牺牲灵敏度的情况下进一步改善选择性。到目前为止，我还没有发现这种接法在中波段有任何优点，我估计这是因为和我的线圈 Ｑ 值低有关。无论如何，用这种接法却捡拾到短波段 49 米的信号，这是一点好处。

请注意，在原始的线圈，次级线圈不是准确地在中间。为了次级线圈在中间，初级线圈的总圈数必须是单数。我制作我的线圈时，用的是一个装维生素的空瓶子，初级线圈绕了 51 圈，因此次级线圈能够真正位于中间。



线圈规格如下：
１．初级线圈圈数：51
２．次级线圈圈数：25
３．线圈径：76.76 mm
４．线圈总长度：42.85 mm  
５．线圈架材料：高密度聚乙烯 HDPE, εR = 2.3
６．导线类型：#24AWG 漆包线，聚酰胺绝缘：0.5588 mm
７．预计有效 εR：2
８．导线直径：0.5106 mm
９．包括绝缘的导线外径：0.5588 mm
10.　绕组节距：0.5638 mm7
11.　估计绕组间电容：1500 pF
12.　初级绕组电感 LP：187.1718 µH
（注：没有找到 εR 的中译）

除了现代材料之外，这是很接近原来神秘矿石机文章的线圈规格。

对于检波器，我试过多种不同的锗和肖特基二极管。性能最好的是 1N191 型锗二极管。几个 1N191 并联甚至更好。最后我并联了三个 1N191 二极管。我并没有理会接在检波器后面的 0.001µF 电容器，除了增加零件数目之外它没有用处。检波器三阴极连接到面板上的输出插座。我在检波器输出和耳机之间用了一个音频匹配变压器。音频匹配单元和耳机如下图：



匹配单元包括一个 Bogen T725 音频变压器，和两个 6 档旋转开关，连接在变压器上的抽头。其中一个开关选择输入抽头，第二开关选择输出抽头。还包括一个“班尼电路”，这是用于调整检波器的直流负载去匹配交流负载。左边的控制器是一个 100 kΩ 的电位器，调整“班尼电路”的直流负载。耳机是 Western Electric 的 D173014 型 sound powered 耳机。它的元件各有 600 欧姆的阻抗，串联接线，总阻抗是 1200 欧姆。

此外说明一下，我宁可不用传统的 1/4 英寸的电话插座而用 RCA 型的唱机接头，它们既便宜又有更可靠的电接触。

这是矿石机的后视图：



可变电容上用了一个 6:1 的缓动旋钮。即使在低选择性的情况下它也使调谐更容易。天线和底线的接头螺丝在底板后面。底板下面已经用工具（router）挖空，接线和检波二极管装在那里。垂直的木柱（有个园把手载顶部）是用于支撑线圈的引出线。这在下面的前视图中更详细地示出：





现在我必须承认，如果打算（而且应该如此）得到可能的最高 Ｑ 值，对于矿石机来说这些都是最坏的技术结构。

我用 Heath kit QM-1 Q 表测量初级线圈的 Q 值。结果显示在下面的图表里：



最高 Q 值只是稍微超过 180，它肯定不是一个高等组件。一点也不奇怪，选择性不是特别好，但无论如何，灵敏度比我预期的要好。我已经能够收到几个相距 1000 多公里的电台。

我用这台接收机参加 2012 年 Radioboard 的远距离接收竞赛，以下是我的接收日志：



注：
LogNo.日志编号； Date 日期； Time(CST) 时间（加拿大标准时间）； Freq KHz 频率 千赫； Call Sign 电台呼号； Dist km 距离 公里； Power Watts 功率 瓦； Dist/Power 距离/功率； Location City, Province/State 位置 城市，省/州；

全部电台都在加拿大和美国（美国的电台位置在后面以 US 注明。

距离/功率（Dist/Power）的数据是把所接收电台的距离除以电台发射机功率的对数（最小值被限制到 300）。通常以此作为一个准则，以确定所接收电台的相对难度（该数值越高，接收越困难），虽然这是一个非常粗略的指标，因为许多其他因素也会影响接收。  

下面的地图标示所接收电台的位置：



必须指出，我有三个强大的本地电台，频率在 600 kHz，650 kHz 和 860 kHz。因此，即使运用了一系列的陷波器衰减这些本地电台，仍然无法收到任何在这个频率范围内的远地电台。这里是一种选择性更好的接收机证明它的价值的地方。不过，我不能抱怨这些结果。我必须说良好的性能在很大程度上是由于一个像样的天地线系统，非常灵敏的耳机，和良好的地理环境（我的位置非常适于远距离接收）。

正如上面提到的，此机有可能像 MRL＃39 矿石机那样连接天地线，使它对短波电台更为敏感。我在这种天地线的接法中记录了以下的短波电台：



这个神秘的矿石机，考虑到它不需要任何特别的零件和很容易安装，似乎是很好的初学者的矿石机。

红蜘蛛

好资料,介绍的详详细细

qg2007

红蜘蛛 发表于 2012-9-11 00:08
好资料,介绍的详详细细

麦老师的帖子叙述的很详尽，很有味道！

阿赛哥

好贴。介绍得很详细。

鸿渐哥

楼主实践效果好
理论解释清楚

fgd721020

简单的换成李子线效果会怎么样呢？

qg2007

fgd721020 发表于 2012-9-11 11:17
简单的换成李子线效果会怎么样呢？

我觉得可以，至少提高线圈Q值，可以选择更好一些的二极管。

ynkmljx

准备材料做一个试试！

tony321

漂亮啊，学习了。

泉城人家

学习了DING

湘斜阳

文中最后说的“良好的性能在很大程度上是由于一个像样的天地线系统，非常灵敏的耳机，和良好的地理环境”，是整个文章的精华。

hddjzj

“良好的性能在很大程度上是由于一个像样的天地线系统，非常灵敏的耳机，和良好的地理环境”

不懂電

详解非常详细，学习起来就容易多了！

dingqisheng

线圈的Q值肯定很高。