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我的少年无线电往事 (2289 查看)
发布: 愚人+
日期: November 11, 2013 06:02PM

 (一)从木工玩意到矿石收音机

少年时期有过不同的爱好,曾经为这些爱好着过迷,但是,最吸引我的,也最能保持长久爱好的,还是业余无线电制作。

现在已经记不清楚了,是什幺机遇让我爱上这门活动的,那是1954年的冬天,我进入小学第二学年不久。

上一学年,我的爱好是制作木工玩具,那学期期中一次学校举行的儿童业余制作展览上,我的作品—一列小火车,受到老师们的表扬。说老实话,这件作品并不完全是我的劳动,其中至少有父亲一半的功劳。也记不清楚为什幺我会想起去做木工玩意,也许是父亲为了鼓励我多思考才为我想出的爱好,我能记住的,是那一本如何做木工玩具的书,书上有各种插图,把一件件玩具剖分成不同的部件,然后让制作者依样画葫芦,把每个部件按照上面注明的尺寸,用锯子锯成大致的大小,然后用锉刀粗打磨一阵,再用砂纸磨光,最后,主要用铁钉和熬好的牛皮胶把各部件固定或者粘和在一起,便大功告成。父亲是个谦和、极耐心的人,他舍得花时间来和我一起玩,自己做一部分,让我做另外的一部分,也许我比较细心,各部件打磨得中规中矩,这件作品放在其它作品之间,更显得“专业化”,也就赢得了学校的奖状。

还没有上小学的时候,父母就让我练习写大锴字和小锴字,后来又买了《芥子园画谱》让我练习,这些启蒙艺术训练也许帮助了我日后在少年科技制作活动里,保持一种认真和追求美学外观的精神。童年,是一个精力极其充沛的年代,几样爱好同时进行一点都不会感到厌烦和疲倦,何况那个时代的孩子并没有更多的游戏去分心。下午四点回家以后,家庭作业布置得不算多,有些甚至在课间休息时就完成了。到了晚上,家里没有安电灯(直到1956年,家里才安上电灯),也不会到别家去玩,虽然院子里还有别的孩子,但大家不过在黑暗里玩一阵藏猫猫,便被各家大人喊回了家。一直到九点过才上床,这幺长的时间里自然得有法子来打发。练字,包括磨墨,最多不过半小时,有时写得兴起,也就一个小时的时间,所以父亲为我选择业余爱好也是让我过剩的精力有个正当的发泄渠道。

初期的无线电制作活动是从矿石收音机做起,当我开始把兴趣从木工制作转向这个领域的时候,班上还没有一个同学想到这样干,当然,高年级里已经有人在这上面下工夫了。矿石收音机虽然结构简单,但对一个稚气未脱的男孩子说来,毕竟还是艰深了一些,尤其是对我这样爱刨根问底的顽童,在不知道简单原理的情况下,很难让我能够沉下心去热爱它,好在有父亲的循循善诱。

父亲因为在旧政府当过职员,解放初期被政府遣散失了业,在一家无线电修理店打工,他在金陵大学学的是电化教育,基本的电工学知识还是具备的。当他知道我打算做矿石收音机这样的宏图时,积极鼓励我把它付诸实现。修理收音机和扩音机本来是他正在干的工作,向一个还没有学过《自然》课程的小学生作最简单的原理培训却也不是那幺容易,然而父亲做到了。

矿石收音机的主要结构分四个部分,一个是天线,天线接收传播在空中的电磁波;一个是调谐电路,由线圈和电容器并联的LC回路,它的目的是使LC回路的固有振荡频率正好调谐到所要接受的无线电信号的频率(更准确的说,是一个10KC带宽频谱的中心频率),为了保持灵活变动的调谐,电容器(电容C)要活动可变的,或者线圈(电感L)圈数要能够改变,这样在调谐过程里,乘积LC才能变化,由此其固有频率也相应变化。固有频谱呈现出一个“钟形”曲线,其峰值处的频率如果和所接收的电波频率一致,则所得到的电波强度最大,反之亦然;一个是检波器,也就是矿石收音机的核心,它是由方铅矿石,或者一种铜矿石构成,矿石是半导体,它将调制在高频无线电波上的声波解调;最后一个部分是发音器,在矿石收音机里,为了高效率地获取无线电波,通常采用的是高阻抗耳机,这是因为,矿石收音机不对所接收的电波进行放大,也就是没有自身能源的无线电接收装置,放音设备必须十分灵敏。今天,我对矿石收音机各部分的原理当然是懂得的,甚至对其中一些过程,比方LC回路的微分方程式及其解也背得下来,然而在那个时候,要想让我理解,肯定花去了父亲一番脑力。

父亲把LC部分的功能解释成电波在LC回路里来回运动,得以壮大!父亲没有像麦克斯韦当初在引入电容C在电磁场方程式里所起到的“虚”位移作用来糊弄我 (父亲确实也不懂麦克思韦方程组),如果那样的话,也许我将永远与无线电绝缘。父亲解释的矿石检波原理也颇为形象,他说它只让单向的电流流动,结果电流虽然“壮大”了,却不能顺畅地通过电容器,只好“被迫”让单方向电流流过矿石检波器,然后流过耳机的线圈。由于耳机的线圈是绕在一个马蹄形磁铁上的,电波产生的忽强忽弱的磁场于是便忽强忽弱地吸引着安装在磁铁端口的薄铁片,使之振动而发声。父亲说,假如没有半导体检波器的话,那幺,一个方向的电流刚把耳机上的铁片在某点处吸下去,另一方向的电流立即就赶到,它正好把那地方的铁片推出去,结果铁片在那一点还是不动,所以仍然发不出声来。

许多年以后,当我读到十九世纪末俄国发明家波波夫在构想和设计他的第一架无线电接收装置(注1)的科学史记载时,惊异地发现,父亲和波波夫都用了相当形象化与简明的解释来构思无线电磁波解调的过程,特别地,波波夫把解调过程理解成分布电荷逐渐被“挤”到装置的尖端,在那里,一个金属粉末检波器把信号抽取了出来。其实,理论都是因为数量在精密化以后,被放在精细的符号逻辑体系里才发展出来的,而在其初,在没有精密,完备的符号逻辑体系以前,往往科学家们都是用直观的形象思维来进行思考的,研究麦克斯韦尔方程组解的人未必能够发明出无线电装置,事实也是如此。父亲的形象解释培养了我一种宝贵的思维方法,使我后来在从事科学研究,包括抽象的数学研究中受益匪浅。

注释

1. 世界上第一架无线电接受装置是赫兹的发明(1888),但灵敏度非常低,是用来接受几米外电火花发生器产生的电磁波。其后,英国人洛奇的接收器比赫兹的稍微改进一些。波波夫的发明是无线电接收(也包括发送)技术上第一个有实际意义的装置(1895),这台装置并没有LC部件,当然,由于电路里潜在的分布LC参数(包括天线和地线之间的分布电感与电容),使得它同样具有一个固有的振荡频率,由于该设备被用来接收频带非常宽的电火花信号,所以仍然能够接收落入固有频率那一部分电波。而且,这架接收机也不用高效率矿石检波器,用的是低效率的金属粉末检波器。第二年,波波夫用改进了的接收装置首次发送莫耳斯电码,传播距离达250米。稍后,意大利人马可尼将可接收人造无线电信号的距离提高到2.7公里(1896)。

(二)矿石收音机是怎样做成的

父亲从培训我一开始,便引入了电路图的概念,而不象许多业余无线电爱好者那样,至少在矿石机阶段,是按照某些杂志或者书上给出的实物接线图。这一点我以为很重要,它使学习这门知识的人,较容易为进一步深入下去打好基础。在电路图里,矿石机被抽象成很简单的结构: 代表天线的Y字尾巴长长地拖下来,直接连接到螺线管,就是线圈。线圈的另一端连到地线,地线由几根逐渐变短的横杠表示。线圈上面并联到一个电容器(或者天线和地线接在一个线圈上称为初级线圈,另外再紧挨着绕一个次级线圈,并联可变电容器),电容器是两根短平行线,形象地表示了两块平行而绝缘的电极。电容器一般是可变的,于是上面斜划了一根带箭头的短线。矿石检波器则由一根箭头线,正好抵着一根短直线段,这是二极管的抽象表示,这个抽象把具有单向导电性质的部件全部概括进去了。我在学习电路图时并没有感到困难,然而理解其图象符号的深入意义,却用了几十年的时间。

制作矿石收音机的过程其实是很有趣的,它可深可浅。电路图虽然简单,却也允许对它进行一些花哨的改动,虽然这并非本质意义,对其功能也起不了多大作用,这是我后来为提高接收效果挖空心思在电路图设计上尝试若干次以后才得出的结论,然而却可以启发少年发明家的想象和激发其创造性思维。

线圈是用十几号的漆包线绕制在一只事先做好的纸筒,或者竹筒上,矿石机接收广播波段(即通常所说的中波,大约从525KHz到1600KHz),为保证市售的可变电容器的改变范围,它的电感有一定的大小,因此,随螺线管的直径大小,相应的圈数也不同,可以通过试验来确定圈数,一般说来,导线的直径对电感的影响是不大的,但是,为减少LC回路对电流的损耗,应该使用较粗的漆包线。可变电容器是很难自己做的,市售的通常有两种,一种是用云母作电介质的,另一种是空气做电介质,前者较后者便宜,大约只要五毛钱就可以买到,后者却要一块五以上才能买到,穷家的孩子一般只好买云母电容器了。据书上说,云母的损耗大,Q值因素不高。自己做可变电容器的人很少。标准的矿石收音机电路图上,耳机插头两端会并联一只250微微法(微微法指百万分之一的法拉第,即电容基本单位)的固定电容器,说是为了过滤掉经过矿石检波器后残存的高周率电流对检出来的声频信号的干扰,其实是可以省略的,因为耳机线包里所存在的分布电容也起到了同样的作用,一只这样大小的固定电容当时大约卖一毛多钱。矿石检波器市售有两种,一种是玻璃管外套的,一端固定了一小块两颗绿豆大小的方铅矿结晶体,另一端固定在球形轴承上的磷铜丝拨针,准确地说,矿石检波器是由磷铜丝与方铅矿晶体的接触产生的半导体效应。用磷铜丝,是因为它具有较好的弹性,以便使铜丝和方铅石晶体较紧密的接触,之所以要让磷铜丝旋转,是因为需要随时拨动铜丝,使之在晶体表面上找到一个最佳检波点。称为活动检波器的这玩意儿大约要卖三毛钱一只。另一种叫做固定检波器的只要一毛五就可以买到,小如浙江产山核桃的圆柱面上有一个小孔,可以用针穿过孔拨动里面的一根磷铜丝弹簧,使它的尖端与方铅矿的接触调整到最佳检波效果,但调整很费力。一般初学者可以自己做,方铅矿可以在小贩的摊上买,也可以找来一块铅(比如印刷用的铅字)和硫磺块,将铅在坩埚里溶解后放入硫磺作用,冷却后就成了铁灰色闪光的矿石了。另外还可以在煤块里寻找一种铜的化合物,但做出来的检波器效果不好。自己做的检波器就不再遵守管状了,有时用粗铜丝把一小块方铅矿固定住。再在板上固定一根磷铜丝弹簧(钢丝也可以,但和方铅矿组成的检波效果不好),想办法压住矿石就行,但自己做的检波器常常不易调整,也很容易松脱,所以还是去买的多。

真正比较难做的,也是最考自己手艺和决心的是耳机,即听筒。

一开始,父亲在他的店里找了只旧的低阻抗耳机给我,所谓低阻抗,意味其线包的圈数不多,线径也较大,低阻抗耳机主要用于电话,能通过较大强度的电流。灵敏度不高。市售高阻抗耳机价格达六元以上,穷困家庭是很难提供出来的(那时候,我家还不算穷困,每个月也最多获得五毛钱的零花钱)。我后来只好自己试作耳机。

有些耳机部件可以买,比如说耳机的一对听筒外壳,可以在本城当时唯一的供应业余爱好者制作组件的市场,人民商场后门外十几家小地摊处买到,也可以用万金油小盒代替,但难度很大。每只听筒里有一只马蹄形磁铁,也能在地摊上买到。有人请工厂里工作的父兄用钢条做成,但还得想法用强力直流电上磁。听筒上的钢片自己不太好做,一般也在小摊上买到,都不贵。自己要做的事情只有两件:一、绕制磁铁外面两只对称的线包(两只听筒共四只);二、将所有组件组装成两只听筒。不要以为组装很容易,其实最困难,也是耳机灵敏度的关键工作。假定一切都准备好了,你必须非常认真地用小螺丝钉和附加固定片把磁铁固定在外壳内,为了保证振动片与磁铁的距离最小,但不能接触上,你得用一些纸片垫在磁铁的下方,必须经过反复的调试,才能找到最佳高度,以使耳机的灵敏度最高。线包是由绕在塑料支架上的线圈完成的,用四十四号的漆包线绕数百圈,四十四号漆包线比头发丝还要细,手工绕制时常常中途折断,而且容易绕得不均匀。我利用父亲店里的绕线机绕的线包,绕线机较不容易把线扯断,且绕制美观、均匀。当然,绕线机所需要的绕制技术,也不是一学就掌握了的。顺便说一下,我掌握了这门技术以后,后来又用来绕制真空管收音机里的电源变压器,如果用手绕来做电源变压器的话,做出来的线包是相当差劲的,而且使用时很危险。

一种检验耳机灵敏度的方法是,带上听筒,把耳机的引出线插头端在地面上擦,好的耳机的听筒里会发出较大的“霍、霍”声,但自制的耳机往往声音不大,原因是多方面的。我们院子里一个转业军人有一付解放前的美国军用耳机,他的耳机所发出的声音是我听过的耳机(包括国产新耳机)里最大声音的。

所有的零件或是购买,或是自制都齐备以后,就可以正式安装矿石收音机了。许多新手用铜丝作连接线,把连线接头扭结在一起,长久使用。会因潮湿生铜绿而使收音机的性能降低。我利用父亲店里的电烙铁,用焊锡把连接线焊上。焊锡也是一门技术,需要有焊锡丝(或焊锡块),外加焊药或者拉二胡的松香作去氧化剂,电烙铁需要加热到较高温度,方能保证焊点处不“虚焊”,收音机的性能不好,很多时候都是由于虚焊所致。好的焊接点处,焊锡头要小巧光洁。45瓦电烙铁需要十多块钱一把,很多业余制作者都因为无钱购买又借不到而放弃锡焊,有些人用火烙铁来焊锡,但火烙铁的缺点是很难在狭窄的机子上操作,必须非常细心。火烙铁的优点在可以焊接大零件,如可变电容器上的焊点,一般45瓦电烙铁常常导致虚焊。最好的电烙铁是75瓦的,我在1958年以后买了一把旧的45瓦电烙铁,我把它的机心取出来,折断一半长度的电阻丝,于是功率加大一倍,效果很好。另一个办法是,购买500欧的带陶瓷管的电阻(一般用在交流收音机上,作为电源整流的滤波电阻),在陶瓷管里插上一根紫铜柱作为烙铁芯,大约相当于100瓦的电烙铁,效果不错。

整个机子由一张面板和一个底版构成,也可以再做一个木盒。再把横侧为L形的机子推进盒里。机子面板上,有一个矿石检波器,有一只被固定住的可变电容器,可以在电容器轴外绘上刻度。有耳机插销,有天线、地线的插销。经过调试,就可以用来正式收音了。

(三)矿石机时代

不要错误地认为制作矿石收音机只是当时少年的业余爱好,从解放到1959年这十年的时间里,中国业余无线电制作活动的主要领域就是制作矿石收音机。参与制作的,不仅有中小学生,也有大学生。不仅有少年儿童,也有青年成年,甚至有老人。制作矿石收音机在当时的大中城市里几乎成了热潮。实际上,早在30年代,中国各大城市就进入了矿石收音机时代,在三十年代中期,即使日本向中国大量倾销三菱等大公司的廉价三管和四管再生式电子管收音机,以及美国(如Westinghouse和RCA,即美国无线电公司)在抗战胜利以后把更廉价的军事剩余物资--超外差式收音机向中国倾销,也难以把这些高级收音机推广到缺乏电力供应和电池费用昂贵的广大地区,而矿石收音机最大的好处就是不用电。在大型广播电台附近的居民,一旦掌握了矿石收音机的原理,便可以通过架设高增益天线来吸收电波能量,将小功率的灯泡点燃,想一想:对于许多无钱点电灯的人来说,这是多么诱惑人的事啊!这是后话,按下不表。从我当时在旧书摊上买的解放前出版的业余无线电制作的书籍(相当多)里透露出,接近解放的前夕,中国已经快要迈入电子管收音机制作的时代了。在美国,矿石收音机时代始于第一次世界大战结束以后,大约也经历了十年。中国之所以把矿石机时代又延续了十年,大约有两个原因:

一、 经济虽然比解放前发展了,甚至某些地方还长足发展了,但是,这是计划经济,劳动人民的购买能力并未增加;
二、 安装电子管收音机是有一定政治冒险的。电子管收音机里的使用的强放真空管可以轻易地改装成短波无线电发射机,向国外发送消息。在那个极端强调政治,和西方阵营以及台湾对恃的情势下,这是很敏感的问题。即使不敢偷着改装发射机,放大能力很强的再生式或者超外差式电子管收音机,也容易用来接受美国之音或者台湾中央广播电台自由中国之声的敌对广播,这样的事儿各地都有发生,当事人将受到坐班房的惩罚。因此,五十年代早期,购买超外差收音机或者强放管,需要向当地公安机关提出申请,在备案的情况下,方可被允许购买,所以还是少招惹为妙。

而矿石收音机却恰恰因为:一、廉价,易自己制作;二、其接受距离有限,一般只能接受方圆几十公里附近的电台中波广播,不但可以避免接受反动势力的蛊惑,而且也是接受正面革命教育的好途径,所以当局是提倡的;三、也可以用来普及科学技术知识。除此之外,那时娱乐活动较少,能够经常听见广播里的节目和音乐,也是一件了不起的享受,实际上,很多人一旦装好矿石机以后,就不再发展无线电爱好活动,原因在满足于收听广播,所以说,那时热心做矿石机活动的人中,至少有一半人是为了增加业余文化生活的目的。这也就是为什么在五十年代,制作矿石收音机成为热潮的基本动力,它可能是我国有史以来,得到最广泛参与的一项群众业余科技活动。

假设时光倒流五十年,让我们大家乘坐一架小型飞机,飞临五十年代中期的中国大城市上空,我们将看见什幺呢?

首先映入眼帘的,自然是一片低矮的,灰黑色或者土黄色的瓦屋。再仔细看,瓦屋之间除了有许多绿树以外,便是无处不在的天线树林!这些“树林”的树木都是一根根向上直立的竹竿,或者木竿。大多数天线竿顶端,固定着一个“蜘蛛网”,少数是由两根天线之间悬线构成的天线。前者叫做蛛网式天线,后者叫做L式天线。蛛网式天线的骨架是一个十字架,上面螺旋式盘着一圈圈铜丝或铁丝;L式天线是由电源线或铜丝系在天线竿两端,再在一侧连接引入线进屋,状如倒“L”形。

对于矿石收音机来说,天线的高度对于增益有着至关重要的意义,其它条件的改进都是次要的。按照无线电电子学上面的理论计算,当天线长度接近四分之一电波波长时,其增益最高,由于广播波段的波长很长,一般居民的天线很难达到这个长度,因此,尽量在力所能够办到的情况下增加天线的高度和长度,将使你接收到的信号强度最大程度得到增强。小学三年级时,当我对矿石收音机已经进行了大量的几乎绝望的改进以后,有一天,学校自然教师黄老师闻说我已经成了“专家”,特邀我到他的寝室里参观他的机子。

说来也不相信,他的机器竟然仅仅接了天线和地线,在天线和地线之间串联着矿石检波器和耳机,其它什幺线圈、可变电容器统统省略!我承认,他的耳机是一付军用耳机,灵敏度肯定比我的好,但是,他的耳机居然挂在卧榻旁边的墙壁上,发出虽然微弱的“吱吱”声,却是可以辨认出来的话语!我的机器根本达不到这样的成绩。黄老师是个独身,作息规律混乱,年近三十岁的男人,他的寝室在楼上,窗口面对着学校大院,这当儿,仿佛看出了我的窘态,他微笑地用手指向屋外,屋外高高一圈大殿(我们学校是由前山西会馆改建的)似的屋顶上,高高耸立着一圈天线,既高又长,怪不得他那最简单的机器能够发出如此强大的声音!

一般人肯定没有黄的条件,后来,我的同学吴子林、吴子明兄弟采用两架高L式天线接收到自北京发送的中央人民广播电台的信号。黄老师后来正儿八经做了一台矿石机,也收到了中央台的广播(黄必须做能调谐的机器不可,否则,他的最简陋的接收机再灵敏,再能把中央台微弱的信号捕捉到,在无选择性的接收下,也会被本地电台的强大信号所淹没),效果很好。而我的耳机里,除了本地两家省市台以外,压根儿没有其它任何外地台的影子。

如果耳机已经能够做到不带就能听得见声音的话,那么可以使用高阻抗高音喇叭来放送,效果更好一些。五十年代晚期,出现了晶体喇叭,这是用一种酒石酸纳晶体的压电效果来产生声音,增益比普通电磁式喇叭高,但音质不好。最后,住在强力发射台附近的爱好者可以用提高增益的方法来点小灯泡,我去参观过,效果不错,也需要检波和更强有力地滤波,以保证穿过灯泡的电流平稳而不至于使灯泡闪烁。

当然,还有其它窍门作一些改进。比方地线也很讲究,有人用家里一只废铜锅埋在地下,和良好的天线配合起来,更是锦上添花。至于其它零件的选择处理上,可以改进线圈的质量,使用所谓“脱胎”线圈,即无骨架的线圈,可以避免骨架的介质损耗,提高Q值。这样的线圈用很粗的铜丝绕成,本身强度很大。或者全盘取消可变电容器,因为其介质损耗颇大,采用滑键在线圈上滑动,原理如可变电阻,使得线圈的圈数,因而电感量变化来进行调节,确实可以提高一些增益。电路上的最大改进莫过于采用所谓“全波整流”式的检波,就是采用两只检波器,串行分配到耳机的两侧,从理论上讲,它可以把电波曲线上下两面的电波分别检出声波再分别送到左右听筒里,似乎把接收到的能量增加了一倍,但其实效果不大,或者根本没有什么差别,至今我都不明白这样的理论到底什么地方和实践脱了节?这个新颖然而无用的设想文章最早出现在当时最畅销的杂志之一《无线电》上,以后又有类似的设计出现在另一本杂志《无线电爱好者》上。在《无线电》杂志上,有人还讨论过制造短波矿石收音机,我也试过,线圈只绕几圈,根本不可能收听到短波广播。

我曾经设想过,如果把接收短波信号的线圈的线径加大,一直加大到十几公分粗的紫铜管(利用电流的趋肤效应,实心的铜线实际上是不必要的),同时把线圈直径加大到水桶般粗,只绕几圈,说不定使用这种线圈的矿石收音机真的能够接收到短波信号,我当时的稀少的知识不可能进行精确的计算出这种线圈的电感量,而且我家的经济条件也不允许我做这样的实验。

最令人吃惊的事是,吴家兄弟居然用改进后的机器和良好的天、地线接收到台湾和美国之音的广播,那已经是自然灾害时期(1960)的故事了。

我的第一架矿石收音机终于做好了,由于我的木工技能比较过关,机身和机匣打磨得很光洁,上面还涂了一层清漆。几根簇新的接线柱,上面的红绿色塑料和镀了一层闪闪发光的克罗米柱身真是爱煞人。调谐按钮下面,帖着我用水彩划的刻度盘。除了等分半圆弧的刻度盘以外,还用一颗红圆标明四川人民广播电台的位置。说起来也可怜,那时不但没有中央人民广播电台可以接收节目,甚至连市一级的广播电台都没有。那一天,家里顿时热闹起来,全家总动员,准备安装天线。父亲找来两根竹竿,把它们用劲扎在一起,使得竹竿的高度大约达到七米,在其顶端,我们还扎好一架木十字架,上面等间隔地钉上铁钉,铁钉的外面,盘着铜丝,一直盘到中心,在中心处,我们找来一根废皮线,把它和铜丝焊接起来,然后垂下来。天线必须高出地面很多,正好院子里有两棵高大的苹果树,弟弟自告奋勇,爬上了苹果树。他自小就很顽皮,尤其喜欢爬树,现在英雄有了用武之地。不过,破例让他冒险是有条件的,可不?母亲正站在树下指挥,不断唠叨着提醒他注意“谨防把脚杆拌断!”(四川方言:小心把腿摔断)。

天线引入线上必须安装避雷针,否则,在雷雨季节,一架良好的天线正好充当了引雷角色。避雷针并不难制作,只要用一块小木块,上面固定好两片废锯片,它们的齿相对,尽量靠近,但不可接触就行了。天线在引入时先在半路上与锯条连接,然后再把要引入的地线也连接到另一片锯片,这个避雷装置便竣工了。天地线从窗户缝里接到室内,一直拖到我床边的小靠几上,那上面就放着我的杰作。

我接好了天线、地线,耳机(那是一架单听筒的低阻抗电话用耳机),然后旋转调谐按钮,耳机里开始出现了清脆的说话声,我激动起来,但还能沉住气,仔细地拨弄着矿石检波器的栓头,一阵沙沙声以后,话声加大了。我大声向爸爸妈妈说“成功了!”他们一个个跑过来试听,老屋里充满了喜气洋洋。(其实,解放前,我们家是有电子管收音机的)

说话声音过后,接着是悦耳的音乐,仿佛天籁之音,从屋外青翠的苹果树梢传下来,从蓝天白云里传下来,这是一首当时流行的优美的儿歌〈小白船〉:

蓝蓝的天空,银河里,
有只小白船。
船上有棵桂花树,
白兔在游玩。
桨儿桨儿看不见,
船上也没帆,
飘呀,飘呀,
飘向西天。。。

(四)闯开电子管的大门

一九五八年初,我被学校选进了新成立的成都市少年之家。

我之能进少年之家,并不是我有什么突出的成绩,不错,我在班上成绩一贯第一,但一个年级六个班,班班都有高才生,何况我虽然成绩在班上突出,却比较调皮捣蛋,在小学五年级第一期时还没有加入组织,老师评语常常是“骄傲”,“希下学期改正”之类。但我有两样技巧却可以傲视同年级其他班的高才生:一是毛笔字写得好,班上墙报我是主抄者;二是我的无线电业余制作技能在四年级时名声已经响遍全校,一些想做矿石机的同学都慕名而来求教我。除了这两点原因以外,我竟然鬼使神差地,及时在五年级第二学期时临时火线入“党”, 成了一名光荣的少年先锋队员,否则,一个不入队的学生是没有资格进少年之家的,这可能是我司命之神暗中保佑的结果。

还有一个东风,对我进入市少年之家意义重大。那就是少年之家占有了学校,学校原来占用了山西会馆,现在少年之家又把学校赶到附近一条小巷里。少年之家为了报答学校,特意在首批进入家的少先队员名单里拨出最大比例给本校,这么扩大后的名单里我才会名列其间。诸多因素加在一起,决定了我在少年时代的记录里将留下一点值得记忆的骄傲。

在进入少年之家以前,我已经挤身于电子管收音机制作阶段。说实在的,随便矿石机的制作如何精益求精,毕竟还属于业余无线电活动的初级阶段,矿石、线圈、耳机几个简单零件拨弄来,拨弄去,也拨弄不出什么新鲜玩意儿来,既然已经成了“专家”,专家得比一般人多一两样杀手锏,这件杀手锏就是新近我试验成功的一灯真空管收音机。

把电子管收音机叫做真空管收音机,并简称为几灯收音机,是业余无线电界沿用我国解放前的习惯称呼。一灯收音机只能是直流真空管收音机,那时市场上还没有整流二极(晶体)管供应,因为一枚电子管已经担任了对信号电流进行放大,就不能再担任其他用途了。

这枚电子管可以在地摊上买到,它属于解放前留下的旧电子管,其中一些质量比较高。质量高的电子管是美制的,也可以去交电商店买到北京电子管厂和南京电子管厂生产的仿苏序列产品,全市最大一家交电商店—春熙路交电商店可以买到绕过巴黎军事管制会暗地卖到中国的美制真空管,但价格奇贵,一般业余爱好者买不起,第二等是捷克制的欧式产品。一般说来,一灯机要求管子比较好,因为它既承担高频放大,又承担低频放大,强放管最为适宜。

有一种直流真空管外形较小,如拇指头大,所以苏联称之为拇指管,而美国则称之为花生管。它的灯丝电压为2.4伏,可以使用普通一号电池两节供电。这样的真空管是直热式的,意味着它的灯丝通过电池烧热直接发射电子,然后被屏极接收。(注1)最适宜作一灯机,起到高放大效果的真空管是美制3S4,这是一种性能优良的强放管。记得父亲给我提起3S4时,眼睛里有一股虔诚的光芒。3S4在春熙路交电商店里有售,价格相当昂贵,而且购买时需要凭公安局开的证明注册。一般人多买北京电子管厂生产的仿苏放大管2Π2Π(后来用国产同类型管2P2),价格不高,只要2元多就能买上。

直接对高频电波进行放大再检波的一灯机的效果并不好,必须采用一种电路上的革命才能使一只管子的作用发挥到极致,这个工作由所谓再生式放大(注2)来进行。再生式放大,或称正反馈放大的原理是,在真空管屏极的输出线路里,串接一只小线圈,这只小线圈和接收原始电波的调谐线圈挨在一起,如果线圈的方向符合(否则,颠倒一下线圈的接头便可以了),则通过屏极电路里残余的高频电流将被正反馈回到调谐线路,从而极大地加强了放大作用。可以在再生圈两端并联一只可变电阻,漏掉多余的反馈电流,以完成对反馈量的调节。再生式放大原理的引申,即使正反馈量超过一定量,则收音机就变成了一架发射机,它所产生的电波频率由其调谐回路参数所决定,产生的高频电波反通过天线被发射出去,一只3S4按这样的原理做成的短波发射机足以把电波送到境外,所以购买3S4要在公安局登记就不奇怪了。另外,为了让真空管工作,还必须给屏极(阳极)加上适当的直流电压,它是由九节一号电池构成的12伏电压(或者用24伏,放大能力更好)。

这样的单管机由于用一只管子同时担任高频、低频放大与检波,效果虽然比矿石机大大增强,然而毕竟有限,所以还得用耳机来收听广播。我当初做单管机时,没有想到做短波,所以只能接收到北京中央台的广播和少数几家外省电台的广播(其实,在深夜是可以偷听到敌台的)。记得刚一装好机器,带上耳机,便听见听筒里刺耳的尖叫声(这个尖叫声也被发射到空中!),根本听不见广播,按照书上的教导,我开始调节再生量的大小,同时调谐电台的正确位置,很快便听见鸟叫声(chirping),我把旋钮固定到一个位置,鸟叫声逐渐变低,直到尖锐的高声变成了“咕,咕”声,再一次减少再生量,咕咕声终于变成了说话声。

再生式收音机对矿石收音机的一个显著进步就在于有了放大,现在,耳机里已经有了洪亮的声音,这是对声波的低频放大。同时,它的高频放大作用使得一些外地电台得以被捕捉进了机器。除此以外,由于强烈的正反馈作用,使得选择性变得非常好(在某种程度上说,甚至超过了更先进的超外差式接收)。如果你在再生刚好发生多一点时,满度盘旋转旋钮,则会在听筒里听见一声声“啾、啾、啾”的鸟叫,如果鸟叫声挨得很近,就是说,不同电台的频率靠得很近,倘若你的矿石收音机都能接收到,一定会出现电台打架的严重干扰现象,而再生调节却可以把它们轻易地分开。因为这个原因,使用再生机在本地电台,或者干扰台电力强大的情况下,收听电力相对弱附近的敌台效果极佳。

一进入电子管时代,我的无线电道路就被打开了一扇门。要学的东西很多,要做的事情更多,而兴趣却更大。常常是,彻夜安装不断改进中的机器,或者为了排除故障而绞尽脑汁。我的桌子上堆满了用零用钱买的《无线电》、《无线电爱好者》杂志,上面沾满了焊药的褐色污点,一只从院子里另一位大朋友那里买来的旧电烙铁,一盒子电阻、电容,各种螺丝钉、引接线、焊锡丝和钳子、镊子、起子之类工具。书籍里最重要的经典是冯报本编写的业余无线电制作的书,还有一本解放初期由陆鹤寿编著的《真空管的精义》。那时候,在我们这群少年无线电爱好者的心里,外国科学家只有爱迪生,爱因斯坦的没有,高斯的没有,齐奥科夫斯基的没有,波波夫有一点;中国科学家里,华罗庚的没有,钱学森的没有,李四光的没有,孟昭英(注3)的没有,只有一个冯报本(注4)!

亮闪闪玻璃花生管的2Π2Π在暗夜里发出微弱的红光,它正在吸收来自遥远地方的电波,电波在线圈、铜线和管子间穿梭奔跑,终于在耳机里砰然而出,变成了有意义的声音的溪流,追逐声音的行动,从此把我一生带进了自然科学的庙堂。

注释

1. 真空管是1904年英国人弗莱明(J. Fleming)的发明,弗莱明在爱迪生对灯丝热电子发射实验的启发下,为灯泡增添了金属屏极,从而发明了世界上第一枚真空二极管。真空二极管的主要用途在整流和检波。1906年,美国人德•福雷斯特(L.De Forest)发明的三极管对电子放大作了革命性的开创。福雷斯特在二极管屏极和丝极之间,再添上了一根让电子流能够通过的栅极,栅极被用来控制电子流的发射,它上面较小变化的电场,将引起电子流(阴极射线)到达屏极时更大的变化,这样便成功了电流(变化)的放大作用。三极管的出现,才制造出放大电波的装置。同时福雷斯特把三极管用来产生电振荡,从而发射电波,从此结束了这之前,电台信号用火花震荡器产生的原始发射。福雷斯特三极管栅极控制阀的原理,后来被晶体三极管所采用,也被射流放大器所采用。其后,日本人安藤博和美国人哈尔研制出四极管(1919),四极管的结构是,在栅极和屏极之间,再添加一根栅极--帘栅,这个帘栅极帮助栅极起到了更大的放大效果,主要强放管都是四极管。1937年英国人朗德研制出五极管,五极管是在四极管的帘栅外面,更增添另一根栅极,称之为抑制栅,它的作用在抑制四极管过强的电流放大导致的畸变。这些通称为真空管或电子管,其中,五极管应用最为广泛。

2. 再生式电路是美国人费里斯特在1921年的发明。

3. 孟昭英(1906—1995),河北乐亭人,燕京大学毕业,美国加州理工学院实验物理学博士。实验物理学家、电子学家和教育家。中国科学院院士。中国无线电电子学事业奠基人之一。执教大学60余年,在人才培养、实验室与教材建设上建树甚多。在微波电子学、波谱学、阴极电子学诸领域的科学研究上均做出了重要贡献。

4. 冯报本,广东顺德人,我国最著名的业余无线电制作的教育家和实践者。他从50年代初期起,在解放前一批业余无线电制作的理论家完成的基础上,陆续出版了《实验矿石收音机》、《二管再生式电子管收音机》,直到他和冯炜然合著的《超外差式收音机》,以及带高放的《八管超外差式收音机》、《电子管扩音机》一套业余无线电丛书,其中,《超外差式收音机》一书成为我国业余无线电收音机制作的经典。冯报本先生的书,理论上深入浅出,尤重实践,为我国无线电电子学的普及做出了杰出的贡献。  



被编辑1次。最后被愚人+编辑于11/27/2014 04:50AM。

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