单管发报机的神奇之处-身兼两职

 

➤01 简易无线发报机

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1.发报机演示

在头条上有一个视频，介绍了一款 简易无线发报机 ，给了一款仅仅使用一个高频硅三极管（ 9018 ）构成的调幅无线发报机。虽然是一个高频电路，为了说明电路的构造原理，视频作者仅仅使用了简单的板贴铜皮构成了实验电路。电路使用两节五号电池（1.5V×2=3V）供电便可以工作。

^{▲ 无线发报机}

电路接通便可以工作，发送的调幅无线电波被附近的短波收音机接收到之后，便可以听到清晰响亮的电报的声音。对于从未有过电子制作经验的初学者来说，这个小小的电子作品，伴随着神秘无线电波的传递会激发制作者内心不小的兴奋和成就感。

^{▲ 接通电源，可以使用附近的调幅收音机接收到音频信号}

2.发报机原理

当然，对于已经有模拟电子和高频电路经验的人来说，该电路的工作机制却更显扑朔迷离，这个简单电路究竟是如何能够同时产生高频震荡和音频震荡的呢？

下图是视频作者给出演示发报机的电路原理图。

^{▲ 电路原理图}

电路的拓扑结构实际上可以直接从简介演示电路板上清晰看出。这个电路之所以会给人以迷惑的感觉，就是电路中的 三极管T1的c-b之间的C2的配置。实际上，如果没有C2的存在，整个电路就应该是电感耦合高频振荡器。

^{▲ 消除C2之后电路等效电感三点式振荡器}

其中空芯单层线圈的基本尺寸，目测约为：

^{▲ 电路中线圈基本参数}

根据 Single-Layer Coil Inductance Calculator 可以计算出电感量 L1=356nH。那么L1，C3构成的LC谐振电路谐振频率为：
$$f_H=\frac{1}{2\pi \sqrt{L_1{C}_3}}=\frac{1}{2\pi \sqrt{356\times 10^{-9}\times 100\times 10^{-12}}}=26.67MHz$$

这个频率属于 国际通信联盟(ITU)短波段中的11米范围内。

上述频率是估算处的高频振荡频率，观看视频中的收音机所在的接收频率大约在17MHz。

^{▲ 发报机旁边的短波收音机：接收频率在17MHz 左右}

但是，只是高频震动还无法组成发报机。能够被接收机接收到并播放出声音，还需要有调幅声音信号。那么这个这个信号是如何产生的呢？

3.奇怪的C2电容

C2连接在T1的c-b之间形成了高频负反馈。假设T1 b-e之间的工作电阻$r_{be}\approx 2k$，由于它远远小于R1的阻值，所以忽略R1的影响。那么C2构成负反馈所形成的低通滤波器的截止频率为：
$$f_L=\frac{1}{2\pi \cdot C_2{r}_{be}}=\frac{1}{2\pi \times 0.033\times 10^{-6}\times 2\times 10^3}=2.411kHz$$

这个频率与无线发报机的音频频率大体一致。但问题是，这个负反馈会使得电路是无法震荡的。

^{▲ 发报机的电路图}

那么，问题来了：究竟这个电路是如何产生调制的电报高频信号的呢？

 

➤02 实验测量

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实验NPN高频三极管： 2SC1906 ，$f_T=500MHz$

^{▲ 面包板上搭建实验电路板}

 

➤※ 结论

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■ 相关文献链接:

• 空芯线圈电感计算公式