1920 年代围绕收音机的狂热与今天围绕手机和互联网的兴奋没有什么不同。如果你没有，你只是活在过去。矿石收音机的名字来源于使用方铅矿晶体作为检波器。矿石收音机从风靡一时到沦为儿童玩具，围绕它的故事延续了一个多世纪，至今，依然有不少矿石收音机爱好者在设计制作新款矿石收音机，今天和电台小叔BG5WKP一起来看这篇能把矿石收音机脉络缕清的一篇好文。本文经SWL Post论坛版主Thomas授权编译发布。
矿石收音机——构建、聆听和竞赛
文：David Day (N1DAY)
1920 年 11 月 2 日，当宾夕法尼亚州匹兹堡的 KDKA 广播电台首次广播 1920 年总统选举的选举结果时，世界即将永远改变。历史上第一次，人们在第二天在报纸上读到选举之前就知道谁赢得了选举。收音机来了！
然而，听到选举结果并不像打开 AM 无线电接收器那么容易，因为无线电电子管只是几年前才发明出来的，而且对于大多数人来说，它们仍然太贵，买不起收音机。在 KDKA 的历史性广播之后，50000瓦的大型广播电台开始在全球所有主要城市出现。尽管电子管收音机还没有普及，但许多人通过矿石收音机收听这些电台。1920 年代围绕收音机的狂热与今天围绕手机和互联网的兴奋没有什么不同。如果你没有，你只是活在过去。
1920 年代，一家人在听矿石收音机
西屋公司早期的矿石收音机
幸运的是，在 1920 年代初期，矿石收音机已经出现了一段时间，在有限的预算内制作或购买一套完整的收音机很容易。收音机的美妙之处在于它是一种无源设备，除了广播电台的广播之外不需要任何电源，它由一根长约 50 英尺、离地 15 英尺左右的优质天线接收。矿石收音机的名字来源于使用方铅矿晶体作为检波器。
方铅矿的化学成分是硫化铅，这种矿物的矿床在世界各地都很常见。如果用一根非常细的金属丝（称为猫须）在矿石晶体表面的正确位置轻轻触摸，方铅矿就会像一个二极管一样让直流电流通过它。这提供了一种解调 AM 无线电信号的方法。能够在没有电源的情况下解调无线电信号是一件大事，尤其是在美国农村地区，那里的电力供应还不普遍。
1920 年代 Howe 接收器上的方铅矿晶体和“猫须”检波器
到 1920 年代后期，电子管技术和无线电组件的制造能力已经发展到电子管收音机，许多人可以承受的价格胜过矿石收音机装置的地步。与此同时，电池和电子启动器正在成为运输车辆的标准配置。结果，人们开始使用电子管收音机以及为它们供电的便捷方式。
销售收音机的竞争非常激烈，RCA、Atwater-Kent、Zenith、Westinghouse、Sears 和 Montgomery Ward 等公司开始生产各种廉价的电子管收音机。一个人只需要把车停在一扇打开的窗户旁边，然后将他们的电子管收音机连接到汽车的电池上，就可以收听周日下午的棒球比赛，而不会出现矿石收音机常见的信号衰落和干扰。
因此，到 1930 年代，矿石收音机沦为儿童玩具的地位。从那时起，以套件形式购买或由找到的零件制成的矿石收音机作为无线电电子学的介绍面向年轻人。多年来，童子军矿石收音机套件是该组织的常用培训工具。即使在今天，也可以通过亚马逊、eBay 和 Etsy 等各种基于网络的零售商购买各种完整的和成套形式的矿石收音机。eBay 也是老式矿石收音机收藏家的一个特别好的来源。
'Dunwoody' 是一款性能良好的矿石收音机套件，可通过多家在线零售商购买。
在大约 1910-1925 年期间，许多人对矿石无线电电路进行了大量实验，试图提高其性能。这些知识体系在早期的家用电子杂志中得到了很好的记录，这些杂志非常详细地介绍了新的电路理念和组件的开发。
大多数知识已保存在各种网站上。像许多其他被新发现所取代的早期技术一样，小团体的个人，对矿石收音机的怀旧和乐趣充满热情，通过将不同的概念和材料融入新的收音机设计，使这项技术保持活力，并在今天继续改进。
由于这项实验，原本打算在不到 100 英里范围内接收 AM 广播的矿石收音机现在可以从数千英里外接收 5-10 千瓦的 AM 电台。由于关注组件构造中的严格细节，许多人也使用他们的矿石收音机来调谐短波广播电台。
在 2000 年初，伯明翰矿石无线电集团开始为爱好者和设计师举办年度竞赛，以促进新概念的开发和融入矿石收音机设计。参赛者根据接收到的电台数量以及 AM 发射器与参赛者收听位置的距离获得得分。该小组的大部分工作和发展都记录在他们的网站 Crystalradio.us 上。
他们比赛的关键限制是比赛中使用的无线电除了从发射站接收的电源外，不能有其他电源。这些竞赛激励了矿石收音机爱好者继续尝试新的电路设计，从而带来新的性能改进。
这一时期出现的最著名的收音机之一是 Mike Tuggle 的 Lyonodyne 矿石收音机套装。迈克在夏威夷以外的地方工作，经常收到来自美国大陆和其他国家的 AM 广播。他的收音机的成功归功于新的调谐设计、仅使用最高质量的组件以及对结构细节的一丝不苟。
Mike Tuggle 的 Lynodyne
为什么这些矿石收音机名称中都带有“dyne”后缀？这是不太确定，并且被怀疑是发明者有时会做的那些异想天开的事情之一。它牢牢抓住了这些收音机，今天我们有很多矿石收音机，名字像 Hobbydyne、Vertodyne、Baodyodyne、Frankendyne 和 Toroidyne。其中许多套装都可以在 Crystalradio.net 上找到，对于任何对矿石收音机设计和操作感兴趣的人来说，这是一个必须收藏的网站。
Joseph Watson 的 VertoDyne——2022 年比赛的有力竞争者。
那么，矿石收音机是如何工作的呢？实际上，矿石收音机是最基本的收音机电路形式，采用简单的电感电容谐振电路。
下面是基本晶体收音机的示意图。用一个线轴、硬纸板管、一个 20 美分的 1N34A 二极管、一个电容器（大约 200-300 pF 的固定或可变电容器）和一个老式晶体管收音机听筒，一个功能性收音机可以在大约一个小时内完成。
在最早的晶体收音机中，调谐是通过短路部分电感环路（上图中的重复环路）来完成的。通过改变短路发生的点，所有不需要的信号能量将被引导到地，只有感兴趣的信号将被发送到二极管，发射站信号的交流部分将从直流分量中剥离，然后 ，通过一组高阻抗耳机（或听筒），将允许调制作为声音或音乐被听到。
这就是童子军矿石接收器套件的工作原理。通过在电感线圈上滑动金属臂，它可以在不同的点短路，结果是在不同频率下对电台进行基本调谐。
基本矿石收音机
正如可以预料的那样，基本的矿石收音机的调谐和接收不是很精确，这个问题是在引入电子管之前开始大量开发的原因。数以百计的矿石收音机电路旨在提高调谐选择性而不损失灵敏度。很多工作都围绕着矿石收音机的检波器组件与其调谐组件的耦合方式，以实现选择性和灵敏度之间的最佳平衡。它涉及电感线圈设计、无线电元件之间的阻抗匹配、信号损耗缓解、接地方法、天线设计等方面的实验。直到今天，许多矿石收音机实验仍然围绕着如何在不损失灵敏度的情况下提高收音机的选择性。
例如，在 2022 年 DX 竞赛中获得第二名的 Toroidyne 矿石收音机，脱离了传统的收音机矿石收音机设计，在不损失灵敏度的情况下提高了选择性。
它利用位于电感线圈外部的天线阻抗匹配变压器，以减少对电感线圈的调谐和阻抗匹配的依赖。然后，该特征通过一系列不同尺寸的环形绕组电感线圈耦合到检测器电路，这些线圈通过连接到天线的固定匝数线圈耦合。目标是实现调谐和检测器电路之间的最佳阻抗匹配，以便在不显着损失选择性的情况下提高灵敏度。
这一概念在 2022 年 DX 竞赛中得到了证明。仅运行 12 小时，Torodyne 在北卡罗来纳州西部的操作地点就确定了 87 个独特的 AM 广播电台。这包括距离大约 1100 英里（1770.2784 千米）的四个古巴台站、一个距离波多黎各 1500 英里（2414.016 千米）的台站和一个距离墨西哥蒂华纳 2100 英里（3379.6224 千米）的台站。
Toroidyne
Toroidyne 原理图展示了多年来矿石收音机如何发展以提高性能。
自 2022 年的比赛以来，人们发现基于磁导率特性的环形电感选择可以进一步改进基于环形的电感器设计。这提供了一个很好的例子，说明了对一种已有 130 多年历史的无线电接收方法进行持续设计改进的可能性。矿石收音机技术的其他潜在改进领域包括使用 FET 代替传统的锗和硅基二极管、可变电容器设计和阻抗匹配策略，以最大限度地通过各种耳机和压电声音设备听到广播。
使用矿石收音机，调谐范围通常很广，并且受到本地电台干扰的困扰，这些电台往往会干扰整个频段。解决这个问题需要使用自无线电诞生以来几乎没有变化的陷波滤波器。通过将天线线穿过大约 20 匝的线圈，该线圈缠绕在 1.5 – 2 英寸线圈上大约 110 匝较小直径的导线上，并在较小导线的每一端连接一个可变电容器，可以刻出缺口出并屏蔽掉干扰电台的信号，让整个 AM 频段中较弱的电台都能被听到。
加拿大不列颠哥伦比亚省的史蒂夫·麦克唐纳 (Steve McDonald) 用绕在几个低磁导率环形线圈上的线圈取代了传统的空气线圈陷阱方法，这些线圈串联连接到他的天线上。他改进的陷波滤波方法使他能够在 2022 年的比赛中剔除 4 个非常强大的本地电台，记录 43 个电台，其中包括夏威夷的 11 个电台，距离大约 3000 英里(4828.032 千米)，在比赛中获得第三名。
Butcher Notch Filter 是早期马可尼收音机中使用的一个组件，直到今天仍然在矿石收音机中使用，作为消除干扰电台信号的有效工具。
Steve McDonald 的 DX 矿石收音机。注意木桌组件的高度和绝缘性。靠近含有水分的木材等表面会迅速降低通过矿石收音机各个阶段传输的功率。
矿石收音机比赛令人兴奋的部分在于，它并不一定需要一台拥有所有花里胡哨的收音机才能提供良好的性能。南卡罗来纳州因曼的道格·艾伦（Doug Allen）使用 1950 年代中期市售的老式米勒矿石收音机以及他自己设计的单电路爱好类收音机参加了 2022 年比赛的爱好和公开课。凭借定向天线的战略性使用和一些良好的赛前计划，Doug 在公开课和爱好课上分别接收到了 153 个站点和 151 个站点，在两个竞赛组中都获得了第一名。这表明任何人，无论无线电建造技术水平如何，都可以参与并有效地参加未来的矿石收音机比赛。
1950 年代米勒矿石收音机的广告——可作为完整收音机和套件提供。
Dan Renkel 的自制收音机在宾夕法尼亚州中部运行，在最近的比赛中以一个漂亮的耦合线圈示例获得了高分。
随着社交媒体的日益普及，来自世界各地的矿石收音机爱好者参加了矿石收音机 DX 竞赛组、矿石套装收音机组（2 个同名组）、自制收音机组和无线电实验世界 。全球有超过 8000 人经常为这些团体做出贡献，这表明人们对矿石收音机的制作和收听的兴趣仍然存在并且发展良好。
访问这些团体中的一个或多个是一个很好的起点，可以开始了解矿石收音机的最新发展以及个人参与者目前正在发展这项具有百年历史的技术的方式。
有关 Crystal 收音机、原理图、结构和操作细节的更多信息，请访问以下网站：
http://makearadio.com
http://peeblesoriginals.com
http://xtalman.com
https://nutsandvolts.com/magazine/article/remembering-the-crystal-radio
https://crystalradio.net
http://crystalradio.us
https://hamsignal.com
书籍：Maurice L. Sievers 的 Crystal Clear Volumes 1 和 2
网友点评：
版主：Thomas:
非常感谢你这篇优秀的文章，大卫！我喜欢你如何探索矿石收音机的根源和历史，同时还展示了设计创新可以制造这些真正的 DX 机器。太棒了！
迈克尔·布莱克：
1914 年，霍华德·阿姆斯特朗获得了再生接收器的专利。1919 年，他获得了超外差接收机的潜力。1922年，他获得了超再生接收器的专利。
成本意味着矿石收音机继续运行。尤其是使用本地广播，您可以忍受这些限制。
不要忘记，在早期，有船靠岸、军事和业余爱好者。当业余爱好者意识到拥有接收器的人多于发射器时，他们开始玩转广播。商业广播是第一次有针对听众的东西。
哈利 N9CQX：
参考 Aeriola，标签是 Westinghouse，因为 Westinghouse 和 RCA 之间有交叉许可协议。因此，它们由西屋制造并由 RCA 分销。
哎呀，上图中作为早期矿石收音机套装的套装实际上是 RCA Aeriola Sr，一个带有一个 WD-11 管的再生接收器。照片可能应该是 RCA Aeriola Jr.矿石收音机。
国内也有不少矿石收音机爱好者，很多业余无线电爱好者也是通过矿石收音机制作开启的无线电爱好之路，你有什么关于矿石收音机的故事，欢迎分享！
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