早在七十年前,美国无线电厂商J.W.Miller出品了一套成熟矿石收音机组件——Model 565/595矿石调谐套件。它是矿石收音机发展史上极具代表性的高选择性双调谐矿石机,即便放到今天,它的电路设计思路依旧值得无线电爱好者细细品读。
一、时代背景:晶体管萌芽年代的矿石机新思路
在很多人看来,矿石收音机是上世纪二三十年代的产物,五十年代已经属于淘汰技术,但事实并非如此。
1956年,锗晶体管刚刚开始商业化量产,晶体管收音机价格居高不下,普通爱好者很难负担。无源矿石机依旧是低成本收听中波广播的主流选择。但城市无线电环境日益拥挤,中波频段电台密度持续升高,简易单回路矿石机邻台串扰的缺陷被无限放大。
市场迫切需要一款能够有效分离邻近电台、维持回路高Q值的改良矿石接收机,J.W.Miller Model 565就在这样的环境下应运而生。
当年宣传广告,声称线圈Q值高达600
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这款产品定位十分清晰:它严格意义上属于无源带通矿石调谐器,而非独立收音机——它的输出端是开放的,既可以搭配高阻耳机收听,也可以外接电子管、晶体管音频功放使用。
该款矿机有两个型号,Model 565为散件组装套件,Model 595为工厂焊接完成的成品机,两套产品电路、线圈参数、性能指标完全一致。
Miller公司推出这款高性能矿机套件,还是有自己的考量的,因为在这之前,该公司推出了一款HiFi音响功放设备,而且颇受市场欢迎。而今又推出和这款音响功放相配套的矿石机组件,其用意不言而喻。
下面图片中的内容,是对这款矿机组件的详细介绍。篇幅所限,我不再翻译。英文好的朋友,有兴趣可以研究一下。
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二、核心原理:双调谐+负互感耦合
Model 565的设计思路十分巧妙,采用两级独立LC谐振回路+EL-56负互感耦合线圈,构成松散耦合双调谐滤波器。
为防"热心人士"一键搬运,完整电路图在留言区。
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完整信号流程如下:
室外天线接入第一级LC回路(蜂房线圈+空气可变电容),依靠EL-56特殊耦合单元,把射频能量传递到第二组主谐振回路,信号再送入1N34A锗二极管完成检波,最终输出至耳机或者音频放大器。
与众不同的是,普通双调谐线圈依靠正向互感传递信号,而本机核心元件EL-56三端负互感耦合线圈,却是通过负互感实现弱耦合能量传递。
这样做的好处非常明显,天线带来的杂散电容、阻尼负载,被隔离在第一级回路,无法直接拖累第二级主谐振回路。主谐振回路避开外部负载直接冲击,最大程度保住高有载Q。原厂调试标准带宽约20kHz,完美适配中波广播频道间隔,相邻电台抑制能力远超普通单回路矿石机。
当然,设计永远存在取舍。松散耦合隔离负载、提升选择性的代价是信号能量的衰减。同等天线条件下,它接收远程微弱DX电台的能力不如简易单回路矿石机,更加适合城市电台密集区域使用,这也是原厂说明书明确标注的设计取向。
三、灵魂元件:EL-56三端负互感耦合线圈,一圈难求。
Model 565电路最精妙之处,就是图中标注的负互感耦合线圈L3。常规双调谐回路大多依靠线圈空间距离调节耦合松紧,很难稳定兼顾带宽与选择性。Model 565设计师利用双线并绕线圈产生反向互感,在L1、L2两组同步调谐LC回路之间实现固定可控的反相耦合。
依靠这套结构,仅仅使用一只双联可变电容,就能完成双调谐带通滤波,获得平坦的通频带,在没有任何放大器件、无源检波的矿石架构下,同时实现优秀选择性与音频保真。
时至今日,最大复刻难点正是EL-56耦合线圈。这款元件早已彻底停产,古董原装线圈在海外收藏市场价格昂贵。但全球无线电爱好者热情不减,持续尝试复刻。有关EL-56耦合线圈的原理和绕制方法,内容比较多,我做成了5张截图,放在留言区,有兴趣的朋友可以去看。
四、爱好者实测评价:优势明显,短板也很无奈
海外众多矿石机收藏者、DIY玩家复刻、实测这套电路之后,得出以下结论:
1. 优势:在电台拥挤的城市环境里,选台能力一骑绝尘,可以清晰分开频率临近的中波电台,基本不会出现多个声音混杂在一起的情况;电路稳定,只要搭建规范,无需反复调整。
2. 短板:灵敏度有限,更适合本地强台。想要收听远距离弱信号,需要搭配良好的长线天线与可靠地线。
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