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2026-01-11 15:00:19 +08:00
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+title: BD6KIS制作的矿石收音机
+published: 2026-01-11
+description: 一次对二战“散兵坑收音机”还原。本文记录了BD6KIS利用刀片、铅笔芯和线圈制作的无源无线电接收机。
+tags:
+  - 矿石收音机
+  - 无线电
+category: 无线电
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+lang: zh_CN
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+# BD6KIS制作的矿石收音机
+“今日更新一篇关于**无源无线电接收**的文章
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+可以在[BD6KIS的QRZ.com主页](https://www.qrz.com/db/BD6KIS)查看他的信息。
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+# 分析
+这是BD6KIS给我的图片。
+![矿石收音机正面](https://img.mckero.com/mining-radio-by%20bd6kis/%E7%9F%BF%E7%9F%B3%E6%94%B6%E9%9F%B3%E6%9C%BA%E6%AD%A3%E9%9D%A2.webp)
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+![矿石收音机反面](https://img.mckero.com/mining-radio-by%20bd6kis/%E7%9F%BF%E7%9F%B3%E6%94%B6%E9%9F%B3%E6%9C%BA%E5%8F%8D%E9%9D%A2.webp)
+可以看到这台矿石收音机没有使用成品检波二极管。所以难度很高。
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+“拒用成品二极管，只为致敬经典。 这是一次对二战**‘散兵坑收音机’ (Foxhole Radio)** 的硬核还原，体现了 BD6KIS 对技术细节还原度的追求。
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+## 组件与材料构成
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+BD6KIS 选用了标准电子元件与基础材料进行组合。以下是基于硬件实物的技术分析：
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+*   **电路基板 (Universal Board)**：
+    使用通用的**绿油万能实验板（Perfboard）**。该基板提供了一个绝缘的机械支撑平台，利用其矩阵排列的金属焊盘，实现了非标元件的布局与电气节点的焊接互连。
+
+*   **拨动开关 (Slide Switch)**：
+    板载的一枚单刀微型开关。
+    在简易矿石收音机电路中，此类开关通常用于**切换电感线圈的抽头**（改变接入电感量 $L$ 以适应不同波段），或用于控制检波回路的通断以方便调试。
+
+*   **手写标识 (Labels)**：
+    为了明确信号链路，BD6KIS 对关键端口进行了物理标注：
+    *   **“天”/“地”**：指示天线与地线的接入点。
+    *   **“调谐”**：指示可变电容器的位置。
+    *   **“OUT”**：指示解调后的音频信号输出端，设计用于连接高阻抗受话器。
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+## 检波器
+这台收音机使用的检波器是一片刀片，**配合一根削尖的铅笔芯（石墨）构成。**
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+这正是二战“散兵坑收音机”最标志性的设计。其工作原理相当硬核：经过烤蓝或氧化处理的刀片表面有一层**氧化物半导体层**，而铅笔芯作为触点（Cat's Whisker）。
+
+当石墨尖端与刀片表面的氧化层接触时，会在微观界面形成一个**金属-半导体结（肖特基势垒）**。
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+该结构具有单向导电特性，在电路中起到**二极管**的作用。它能够对天线接收到的高频调幅（AM）信号进行**检波（整流）**，截去高频载波的负半周，从而还原出音频信号（包络线）。
+
+由于刀片表面的氧化层厚度与半导体特性并不均匀，该装置没有固定的导通参数。实际操作中，需要人工反复微调铅笔芯的接触位置和压力，以寻找能够有效检波的接触点（灵敏点）。
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+## 调谐回路原理
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+除了检波器，该接收机的另一个核心部分是由**电感线圈**（$L$）和**可变电容器**（$C$）组成的 **LC 并联谐振回路**。
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+这是收音机进行信号选择的物理基础。**天线**将感应到的微弱电磁波能量转化为高频电流输入回路。当输入信号的频率 $f$ 与回路的固有谐振频率一致时，回路发生**并联谐振**，对该频率呈现高阻抗特性，从而在回路两端建立起幅度最大的信号电压。
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+其谐振频率由以下公式决定：
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+$$
+f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}
+$$
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+其中：
+*   $f$ ：谐振频率 (Hz)。
+*   $L$ ：线圈的电感量 (H)。
+*   $C$ ：回路的**总电容量** (F)。
+    *   *注：在严格的工程计算中，此数值不仅包含可变电容器的读数，还应计入线圈的分布电容、电路走线的杂散电容以及天线耦合电容。*
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+通过改变可变电容器的数值，BD6KIS 改变了回路的谐振频率，从而对目标频率的信号进行**选择性增强**，同时衰减其他频率的干扰信号。
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+## 能量捕获系统
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+由于矿石收音机属于**无源接收机**，它不消耗外部电源，驱动耳机发声的所有能量均直接来自于空气中的电磁波。因此，高效的天地线系统是其工作的先决条件。
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+*   **天线**：
+    该机器设计用于连接外部天线（通常为长线天线）。
+    从物理角度看，天线充当了能量收集器。当无线电波扫过导线时，变化的电磁场在导线内**感应出微弱的高频交变电动势**。对于中波（MW）接收，天线的有效长度与架设环境直接决定了能量捕获的效率。
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+*   **地线**：
+    地线提供了关键的**高频电流回流路径**。
+    良好的接地不仅能与天线共同构成完整的回路，最大化射频信号的输入强度，还能有效消除人体感应带来的分布电容影响，防止因人体靠近电路而引起的**频率漂移**（即俗称的“跑台”现象），从而确保调谐的稳定性。
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+## 终端信号输出与阻抗匹配
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+信号输出端（OUT）的设计揭示了矿石收音机与现代音频设备的本质区别。
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+*   **高阻抗负载要求**：
+    经过检波后的音频信号电流极其微弱，且源阻抗很高（通常在几万欧姆以上）。根据**阻抗匹配**原则，负载阻抗必须足够高，才能在不拉低信号电压的情况下获得有效的功率传输。
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+*   **为何不能使用普通耳机**：
+    现代手机或电脑使用的动圈耳机属于**低阻抗器件**（通常为 16Ω 或 32Ω）。如果直接将其接入输出端，相当于给高内阻的信号源并联了一个极小的负载。这将导致**严重的阻抗失配**，信号能量被负载“短路”掉，电压大幅跌落，最终无法驱动耳机发声。
+
+*   **解决方案**：
+    因此，该机器设计必须连接**高阻抗受话器**（如阻抗为 2000Ω - 4000Ω 的老式舌簧耳机），或者使用呈现容性高阻抗的**压电陶瓷片**（Piezoelectric Element）作为发声单元。
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+# BD6KIS 制作的矿石收音机
+
+今日更新一篇关于**无源无线电接收**的实验记录。
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+可以在 [BD6KIS的QRZ.com主页](https://www.qrz.com/db/BD6KIS) 查看他的呼号信息。
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+## 硬件构成
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+这是 BD6KIS 提供的制作实物图：
+![矿石收音机正面](https://img.mckero.com/mining-radio-by%20bd6kis/%E7%9F%BF%E7%9F%B3%E6%94%B6%E9%9F%B3%E6%9C%BA%E6%AD%A3%E9%9D%A2.webp)
+![矿石收音机反面](https://img.mckero.com/mining-radio-by%20bd6kis/%E7%9F%BF%E7%9F%B3%E6%94%B6%E9%9F%B3%E6%9C%BA%E5%8F%8D%E9%9D%A2.webp)
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+整机搭建在一块通用万能实验板上。可以看到，BD6KIS 使用电工胶带将作为检波核心的刀片简单固定在基板上，右侧则是一根铅笔芯（石墨）作为触点。板载的微型开关与手写标签清晰地展示了这是一台处于实验阶段的原型机。
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+该接收机未使用常见的 1N60 等成品检波二极管，而是复刻了二战时期著名的**“战壕收音机” (Foxhole Radio)** 结构。
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+## 组件与材料构成
+
+BD6KIS 选用了标准电子元件与基础材料进行组合。以下是基于硬件实物的技术分析：
+
+*   **电路基板 (Universal Board)**：
+    使用通用的**绿油万能实验板（Perfboard）**。该基板提供了一个绝缘的机械支撑平台，利用其矩阵排列的金属焊盘，实现了非标元件的布局与电气节点的焊接互连。
+
+*   **拨动开关 (Slide Switch)**：
+    板载的一枚单刀微型开关。
+    在简易矿石收音机电路中，此类开关通常用于**切换电感线圈的抽头**（改变接入电感量 $L$ 以适应不同波段），或用于控制检波回路的通断以方便调试。
+
+*   **手写标识 (Labels)**：
+    为了明确信号链路，BD6KIS 对关键端口进行了物理标注：
+    *   **“天”/“地”**：指示天线与地线的接入点。
+    *   **“调谐”**：指示可变电容器的位置。
+    *   **“OUT”**：指示解调后的音频信号输出端，设计用于连接高阻抗受话器。
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+## 检波器原理
+
+这台收音机使用的检波器是一片刀片，**配合一根削尖的铅笔芯（石墨）构成。**
+
+这正是二战“散兵坑收音机”最标志性的设计。其工作原理相当硬核：经过烤蓝或氧化处理的刀片表面有一层**氧化物半导体层**，而铅笔芯作为触点。
+
+当石墨尖端与刀片表面的氧化层接触时，会在微观界面形成一个**金属-半导体结（肖特基势垒）**。
+
+该结构具有单向导电特性，在电路中起到**二极管**的作用。它能够对天线接收到的高频调幅（AM）信号进行**检波（整流）**，截去高频载波的负半周，从而还原出音频信号（包络线）。
+
+由于刀片表面的氧化层厚度与半导体特性并不均匀，该装置没有固定的导通参数。实际操作中，需要人工反复微调铅笔芯的接触位置和压力，以寻找能够有效检波的接触点（灵敏点）。
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+## 调谐回路原理
+
+除了检波器，该接收机的另一个核心部分是由**电感线圈**（$L$）和**可变电容器**（$C$）组成的 **LC 并联谐振回路**。
+
+这是收音机进行信号选择的物理基础。**天线**将感应到的微弱电磁波能量转化为高频电流输入回路。当输入信号的频率 $f$ 与回路的固有谐振频率一致时，回路发生**并联谐振**，对该频率呈现高阻抗特性，从而在回路两端建立起幅度最大的信号电压。
+
+其谐振频率由以下公式决定：
+
+$$
+f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}
+$$
+
+其中：
+*   $f$ ：谐振频率 (Hz)。
+*   $L$ ：线圈的电感量 (H)。
+*   $C$ ：回路的**总电容量** (F)。
+    *   *注：在严格的工程计算中，此数值不仅包含可变电容器的读数，还应计入线圈的分布电容、电路走线的杂散电容以及天线耦合电容。*
+
+通过改变可变电容器的数值，BD6KIS 改变了回路的谐振频率，从而对目标频率的信号进行**选择性增强**，同时衰减其他频率的干扰信号。
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+## 电感线圈的物理特性
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+图中醒目的橙色组件是整台机器的**调谐电感线圈**。
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+*   **非磁性骨架结构**：
+    该电感绕制在**绝缘管（PVC管）**上。相较于使用磁棒或磁环的电感，这种无磁芯结构虽然体积较大，但不存在磁饱和问题，且无磁滞损耗，线性度更好。
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+*   **低损耗设计**：
+    线圈的**品质因数（Q值）**直接影响接收机的选择性。
+    BD6KIS 使用了**线径较粗的单股漆包线**。这种选材显著降低了线圈的**直流电阻（$R$）**，有助于减少信号能量在回路中的热损耗。较高的 Q 值能让谐振曲线更为尖锐，从而在拥挤的电波中更有效地分离出目标电台。
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+## 能量捕获系统
+
+由于矿石收音机属于**无源接收机**，它不消耗外部电源，驱动耳机发声的所有能量均直接来自于空气中的电磁波。因此，高效的天地线系统是其工作的先决条件。
+
+*   **天线**：
+    该机器设计用于连接外部天线（通常为长线天线）。
+    从物理角度看，天线充当了能量收集器。当无线电波扫过导线时，变化的电磁场在导线内**感应出微弱的高频交变电动势**。对于中波（MW）接收，天线的有效长度与架设环境直接决定了能量捕获的效率。
+
+*   **地线**：
+    地线提供了关键的**高频电流回流路径**。
+    良好的接地不仅能与天线共同构成完整的回路，最大化射频信号的输入强度，还能有效消除人体感应带来的分布电容影响，防止因人体靠近电路而引起的**频率漂移**（即俗称的“跑台”现象），从而确保调谐的稳定性。
+
+## 终端信号输出与阻抗匹配
+
+信号输出端（OUT）的设计揭示了矿石收音机与现代音频设备的本质区别。
+
+*   **高阻抗负载要求**：
+    经过检波后的音频信号电流极其微弱，且源阻抗很高（通常在几万欧姆以上）。根据**阻抗匹配**原则，负载阻抗必须足够高，才能在不拉低信号电压的情况下获得有效的功率传输。
+
+*   **为何不能使用普通耳机**：
+    现代手机或电脑使用的动圈耳机属于**低阻抗器件**（通常为 16Ω 或 32Ω）。如果直接将其接入输出端，相当于给高内阻的信号源并联了一个极小的负载。这将导致**严重的阻抗失配**，信号能量被负载“短路”掉，电压大幅跌落，最终无法驱动耳机发声。
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+*   **解决方案**：
+    因此，该机器设计必须连接**高阻抗受话器**（如阻抗为 2000Ω - 4000Ω 的老式舌簧耳机），或者使用呈现容性高阻抗的**压电陶瓷片**（Piezoelectric Element）作为发声单元。
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+# 总结
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+这台由 BD6KIS 制作的矿石收音机，本质上是一次**对无线电基础原理的动手实践**。
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+它剥离了现代电子设备中所有的放大器、解调芯片和电源管理模块，仅利用最基础的材料（刀片、石墨、铜线）去捕捉并还原电磁波。虽然其灵敏度和选择性无法与现代超外差接收机相比，但它以最直观的方式，展示了无线电通信从“电磁波”到“电流”再到“声音”的**核心物理链路**。
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+# 致谢
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+感谢 **BD6KIS** 的深夜调试。
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+文中实物图片由 **BD6KIS** 拍摄并授权使用，图片版权归原作者所有，转载请保留此声明。
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+在代码世界里编译 Linux 内核尚有迹可循，而在深夜用刀片和铅笔芯徒手捕捉电波，则更需要一份令人敬畏的耐心与运气。
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+**73!**