整流器在水晶收音机中起什么作用?

电器工程 射频 水晶套装
2022-01-17 10:09:53

我一直在阅读半导体,我发现的所有参考资料都说半导体二极管的第一个实际应用是在晶体收音机中,并且基于半导体的整流器很快让位于基于电子管的放大器。

所以我试图理解为什么整流器是必要的。可以在此处找到有关晶体收音机如何工作的出色解释(以及为什么现在很难获得组件来构建它们)对于那些不想点击的人,这里是电路图:

水晶收音机电路

所以线圈和电容器形成一个谐振电路。低于阈值的频率通过线圈接地,高于阈值的频率通过电容器接地,但处于谐振频率的频率被卡住,必须通过二极管到耳机。我读过的这个电路的每一个描述都说二极管以某种方式解调信号,我只是不明白它是怎么做到的。比如说,有一个 88Khz 的载波频率,它是用 300Hz-3KHz 的人声信号进行 AM 调制的。二极管如何通过切断零以下的信号部分来做到这一点?

4个回答

它被称为包络检波器。二极管防止基频变为负值。原始信号的平均值为 0。如果通过低通滤波器(也称为电容器)将其馈入,则输出信号将为 0。二极管就位后,信号永远不会变为负值,现在如果你平均使用低通滤波器输出您的信号,您会得到一个缓慢变化的信号(相对于基频),其平均值不再为 0。该信号现在对扬声器有用。

在此处输入图像描述 https://en.wikipedia.org/wiki/Envelope_detector

二极管解调AM 无线电信号。要从 AM 无线电信号中解调(恢复音频信号),只需检索信号的幅度:

在此处输入图像描述

来源:本文

这就是二极管的作用。

阻挡了波浪的负面部分,但让正面部分通过。这与电容器一起恢复了音频信号。

您的示例不包含电阻器和电容器,但它们存在。耳机只能处理音频信号,因此它基本上执行相同的功能(低通滤波器)而不需要这些组件。

这是一个可能有助于直观的物理描述 -

在麦克风中哼出 1kHz 的音调,然后在 100kHz 的 AM 载波上广播。

在您的接收器上,理想情况下,您希望听筒振膜每毫秒交替向外移动,然后向内移动,为了获得良好的音质,您可能会满足于让它交替向外移动,然后每毫秒恢复平衡。

如果没有二极管,您的听筒振膜将尝试以 100kHz 的频率强烈振动半毫秒,然后在接下来的半毫秒内更微弱或根本不振动。即使听筒在那个频率上有轻微的反应,你的耳朵也不会,而且你什么也听不到。

使用二极管,在半毫秒内,您的听筒隔膜将每 10 微秒(每次 5 微秒)向外轻推。即使没有任何额外的滤波电容器,因此在电流中存在所有 5 微秒的间隙,连续 500 微秒使隔膜以如此接近的间隔在同一方向上连续轻推,应该会完成一些位移。也就是说,听筒的机械特性可能会在对整流信号进行操作时完成一些实际的解调。然而,当对未整流的信号进行操作时,这些相同的机械特性会将其解调到接近静音的状态。

如果没有二极管,耳机 (1) 中的平均电流将为 0,因此听不到任何声音。
二极管充当非线性组件 (2),在耳机中产生非零电流。
碰巧这个电流与天线接收到的波的幅度成正比。这正好对应 (3) 音频信号。

(1)平均超过 0.1 毫秒(听者可以感知到的)
(2)更精确:非线性且不奇数(也就是说,偶数,或具有某种“偶数效应”)
(3)幅度调制(是)