| 词条 | 纳米收音机 |
| 释义 | 美国加州大学伯克利分校成功研制出迄今为止世界上最小的收音机：它由单一的、尺寸仅为头发丝直径万分之一的碳纳米管构成，人们加上电池和耳机就能用它收听到自己中意的广播节目。在纳米收音机中，碳纳米管集天线、调谐器、放大器和解调器于一身；在传统标准的收音机中，各个功能由相互独立的部件来完成。 发明伯克利分校亚历克斯·泽托教授称，他们研制的纳米收音机比人类首批商业化的收音机要小1000亿倍。虽然目前纳米收音机还只是设定成无线电接收器，但它也可改变成无线电发射器。他说，纳米收音机将具有广泛的应用途径，纳米收音机的研制也许还将引领他们开拓出崭新的应用领域。只用一根纳米管，便可实现部件众多的普通收音机的所有功能。由于纳米管极其微小，因而它一遇到无线电信号便会快速振动。把这根纳米天线与外围电路接通，我们便可以操纵它完成选台、放大，将音频成分同无线电波的其他成分分离开来（解调），最终使我们能听到“海滩男孩”或乔治·弗雷德里克·汉德尔的音乐。 工作原理普通收音机的天线通过电磁效应接收信号，也就是说，电磁波在天线内产生感应电流，但天线本身始终静止不动。而在纳米收音机中，纳米管是一个极其纤细、轻巧的带电物体，入射的电磁波足以推动它机械地来回运动。“纳米世界神奇无比，与宏观世界大不一样，”策特尔指出，“纳米器件体积极小，以致重力和惯性效应影响甚微，反倒是残余电场对这些小玩意儿起主要作用。”纳米管的振动会改变从纳米管端头流向反电极的电流——用专业术语说就叫做场致发射电流。场致发射（field-emission）是一种量子力学现象，也就是一个较小的外加电压可以引发一个物体（如针尖）的表面发射出一股较大的电子流。基于场致发射的工作原理，人们不仅期望纳米管能充当天线，还希望它能完成信号放大任务。入射到纳米管的微量电磁波将使纳米管振动着的自由端释放出一股较大的电子流。这股电子流将放大入射信号。 下一步就是解调（demodulation），也就是把声音或音乐等有用信息从无线电台发射的载波中提取出来。在调幅（amplitudemodulation，AM）无线电广播中，这种分离是靠整流滤波电路来实现的，这种电路只对载波信号的振幅有反应，对频率则完全无视。策特尔的团队推想，纳米管收音机也可以实现这一功能：当纳米管随着载波频率发生机械振动时，它同样也会响应载波中编码的信息成分。说来也巧，整流正好就是量子力学场致发射与生俱来的一项特质。这就意味着，从纳米管流出来的电流仅随信号中的编码成分（ 即被调制的信息成分）而变，载波则被拒之于门外了。这一功能的实现不需要任何额外电路。 简单地说，电磁信号到来时会引起纳米管的振动，纳米管在这一过程中起着天线的作用。纳米管振动端将信号放大，同时依靠内建整流装置的场致发射特性使载波与信息成分分离。然后反电极将探测到场致发射电流的变化，并把歌曲或新闻等广播内容传送到扬声器，由扬声器把信号转变为声波。 收音机原理与结构就是把从天线接收到的高频信号经检波（解调）还原成音频信号，送到耳机或喇叭变成音波。 由于科技进步，天空中有了很多不同频率的无线电波。如果把这许多电波全都接收下来，音频信号就会象处于闹市之中一样，许多声音混杂在一起，结果什么也听不清了。为了设法选择所需要的节目，在接收天线后，有一个选择性电路，它的作用是把所需的信号（电台）挑选出来，并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，这就是我们收听广播时，所使用的“选台”按钮。 选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号，利用它直接推动耳机（电声器）是不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调，把解调的音频信号送到耳机，就可以收到广播。 最简单收音机称为直接检波机，但从接收天线得到的高频无线电信号一般非常微弱，直接把它送到检波器不太合适，最好在选择电路和检波器之间插入一个高频放大器，把高频信号放大。即使已经增加高频放大器，检波输出的功率通常也只有几毫瓦，用耳机听还可以，但要用扬声器就嫌太小，因此在检波输出后增加音频放大器来推动扬声器。 高放式收音机比直接检波式收音机灵敏度高、功率大，但是选择性还较差，调谐也比较复杂。把从天线接收到的高频信号放大几百甚至几万倍，一般要有几级的高频放大，每一级电路都有一个谐振回路，当被接收的频 率改变时，谐振电路都要重新调整，而且每次调整后的选择性和通带很难保证完全一样，为了克服这些缺点，现在的收音机几乎都采用超外差式电路。 超外差的特点是：被选择的高频信号的载波频率，变为较低的固定不变的中频(465KHz)，再利用中频放大器放大，满足检波的要求，然后才进行检波。在超外差接收机中，为了产生变频作用，还要有一个外加的正弦信号，这个信号通常叫外差信号，产生外差信号的电路，习惯叫本地振荡。在收音机本振频率和被接收信号的频率相差一个中频，因此在混频器之前的选择电路，和本振采用统一调谐线，如用同轴的双联电容器(PVC)进行调谐，使之差保持固定的中频数值。由于中频固定，且频率比高频已调信号低，中放的增益可以做得较大，工作也比较稳定，通频带特性也可做得比较理想，这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号。 常用的收音机是超外差式收音机，主要有调幅收音机、调频收音机和调频立体声收音机三类。 广播电台播出节目是首先把声音通过话筒转换成音频电信号，经放大后被高频信号（载波）调制，这时高频载波信号的某一参量随着音频信号作相应的变化，使我们要传送的音频信号包含在高频载波信号之内，高频信号再经放大，然后高频电流流过天线时，形成无线电波向外发射，无线电波传播速度为3×10的8次方米每秒，这种无线电波被收音机天线接收，然后经过放大、解调，还原为音频电信号，送入喇叭音圈中，引起纸盆相应的振动，就可以还原声音，即是声电转换传送——电声转换的过程。 中波的频率（高频载波频率）规定为525—1605kHz（千周）。 短波的频率范围为3500—18000kHz。 超外差收音机原理 收音机 右图为调幅超外差收音机的工作原理方框图，天线接收到的高频信号通过输入电路与收音机的本机振荡频率（其频率较外来高频信号高一个固定中频，中国中频标准规定为465KHZ）一起送入变频管内混合——变频，在变频级的负载回路（选频）产生一个新频率即通过差频产生的中频（实习图3-2中B处），中频只改变了载波的频率，原来的音频包络线并没有改变，中频信号可以更好地得到放大，中频信号经检波并滤除高频信号（实习图3-2中D处）。再经低放，功率放大后，推动扬声器发出声音。 本机工作原理简述。电路图见实习图3-3所示C1、B1组成天线输入回路。VT1、B2、B1、C组成变频级。VT1为变频管。初级线圈与C构成变频级负载。C1、B2组成本机振荡电路，C6为振荡耦合电路，VT2、VT3组成中频放大电路，2AP9为检波电路，R9为音量电位器（带电源开关），C16为高频耦合电容。 VT4、VT5为前置低频放大级、VT6、VT7组成乙类推挽功率放大器。R16、C21、C17为电源波波电路。R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R12、R10、R11、R13、R17、R18为各级的直流偏置电阻。 收音机发展史上的几件大事1923年1月23日，美国人在上海创办中国无线电公司，播送 广播节目，同时出售收音机，以美国出品最多，其种类一是矿石收音机，二是电子管收音机。 1953年，中国研制出第一台全国产化收音机（“红星牌”电子管收音机），并投放市场。 1956年，研制出中国第一只锗合金晶体管。 1958年，我国第一部国产半导体收音机研制成功。 1965年，半导体收音机的产量超过了电子管收音机的产量。 1980年左右是收音机市场发展的高峰时期。 1982年，出现了集成电路收音机和硅锗管混合线路和音频输出OTL电路的收音机。 1985年至1989年，随着电视机和录音机的发展，晶体管收音机销量逐年下降，电子管收音机也趋于淘汰。收音机款式从大台式转向袖珍式。 收音机历史1923年1月23日美国人奥斯邦氏与华人曾君创办中国无线电公司，通过自建的无线电台首次在上海播送广播节目，同时出售收音机。全市有500多台收音机接收该电台广播节目，这是上海地区出现的最早一批收音机。之后，随着广播电台不断的建立，收音机在上海地区逐渐兴起，均为舶来品，以美国出品最多，其种类一是矿石收音机，二是电子管收音机，市民多喜用矿石收音机。 1924年8月北洋政府交通部公布装用广播无线电接收机暂行规定，允许市民装用收音机。市民中装置收音机者渐起，其方法以再生式线路联接为多。同年8月，上海俭德储蓄会颜景焴采用超外差式线路联接法装置收音机成功。翌年10月，亚美无线电股份有限公司在松江图书馆内，试验组装的矿石收音机与电子管收音机获得成功，不仅收到上海电台的无线电电波，同时也收到日本电台所播的音乐节目。 1933年10月亚美无线电股份有限公司生产了1001号矿石收音机，外形小巧美观，价格低廉，收音良好，受到市民欢迎。1935年10月，该公司生产出第一台1651型超外差式五灯收音机。该机除电子管和碳质电阻外，所用 的高周与中周变压器及电源变压器和线圈均自行设计制造。此后，一批无线电制造厂相继生产收音机。其中以中雍无线电机厂规模较大，仅次于亚美无线电股份有限公司，1936年生产出标准三回路一灯收音机与直流三灯收音机等产品。此外，尚有华昌无线电机厂、亚尔电工社等，都先后生产过一灯到五灯收音机。虽然生产手段较落后，产品数量不多，但这些产品在国内无线电制造业中占有一定地位。 1936年随着广播电台事业的发展，收音机在全市逐步普及，总数约在10万台以上，但几乎都是国外制品，使得国内民族无线电制造业发展缓慢。1937年7月，抗日战争全面爆发，上海无线电制造业进一步受到打击。1942年，侵沪日军禁止市民使用七灯以上的收音机，并强迫市民拆除收音机的短波线圈，各无线电制造厂在日伪统治下，生产陷于停滞状态。 1945年抗日战争胜利后，上海民族无线电制造业重新得到恢复，同时又发展了一批新的无线电厂商。1947年年底，上海电器工商业共有590家，其中无线电工商业为235家。同年，国民政府资源委员会在上海建立研究所，制成资源牌台式和落地式八灯高档收音机。但由于官僚资本企业从国外进口大批成套无线电零件，低价销售组装收音机，给民族无线电制造业带来新的打击。至上海解放前夕，上海电讯工业约有30%以上工厂处于停工与半停工状态，从事收音机及其零件制造的仅剩7家工厂和工场，从业人员共113人。 顺便说一句，亚美和中雍是当年上海乃至全国无线电行业的老大，而亚尔的电灯泡当时可是绝对的名牌哦。 世界收音机发展史矿石收音机 今天，我们习惯把那些不使用电源，电路里只有一个半导体元件的收音机统称为“矿石收音机”。矿石收音机是指用天线、地线以及基本调谐回路和矿石做检波器而组成的没有放大电路的无源收音机，他是最简单的无线电接收装置，主要用于中波公众无线电广播的接收。1910年，美国科学家邓伍迪和皮卡尔德用矿石来做检波器，故由此而得名。 由于矿石收音机无需电源，结构简单，深受无线电爱好者的青睐，至今仍有不少爱好者喜欢自己DIY和研究。但它只能供一人收听，而且接收性能也比较差，当时客观上也制约了无线电广播的普及和发展。 1923年1月23日，美国人在上海创办中国无线电公司，播送广播节目，同时出售收音机，以美国出品最多，其种类一是矿石收音机，二是电子管收音机。 电子管收音机 1904年，世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生。人类第一只电子管的诞生，标志着世界从此进入了电子时代。 电子管是一种在气密性封闭容器（一般为玻璃管）中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件。电子管是电子时代的鼻祖，电子管发明以后，使收音机的电路和接收性能发生了革命性的进步和完善。 1930年以前，几乎所有的电子管收音机都是采用两组直流电源供电，一组作灯丝电源，一组作阳极电源，而且耗电较大，用不了多长时间就需要更换电池，因此收音机的使用成本较高。1930年前后，使用交流电源的收音机研制成功，电子管收音机才较大范围地走进人们的家庭。但是由于电子管体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高压电源的缺点，现在它的绝大部分用途已经基本被固体器件晶体管所取代。 晶体管收音机 晶体管是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能（金银铜铁等金属，它们导电性能好，叫做导体。木材、玻璃、陶瓷、云母等不易导电，叫做绝缘体。导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，就叫半导体。晶体管就是用半导体材料制成的，这类材料最常见的便是锗和硅两种）。1947年12月23日，第一块晶体管在美国贝尔实验室诞生，这是20世纪的一项重大发明，是微电子革命的先声,从此人类步入了飞速发展的电子时代。 晶体管收音是一种小型的基于晶体管的无线电接收机。1954年10月18日，世界上第一台晶体管收音机投入市场，仅包含4只锗晶体管。在晶体管出现以后，收音机才开始真正普及。我国在上世纪50年代末也开始研制晶体管收音机，并在70年代形成生产高潮。德国根德，日本索尼，荷兰菲利普以及国产的红灯、牡丹、熊猫等著名品牌的老收音机，就是这段历史的佐证。1958年，我国第一部国产半导体收音机研制成功。 晶体管收音机以其耗电少，不需交流电源，小巧玲珑，使用方便而赢得人民的喜爱，并逐渐在市场上占据了主导地位，并成为最普及和廉价的电子产品。 晶体管是现代历史中最伟大的发明之一，晶体管发明以后,电子学取得了突飞猛进的进步。尤其是PN结型晶体管的出现，开辟了电子器件的新纪元，引起了一场电子技术的革命。 集成电路收音机 1958年9月12日，基尔比研制出世界上第一块集成电路。从此，集成电路逐渐取代了晶体管，使微处理器的出现成为了可能，奠定了现代微电子技术的基础，也为现代信息技术奠定了基础，开创了电子技术历史的新纪元，让我们现在习以为常一切电子产品的出现成为可能。 在一块几平方毫米的极其微小的半导体晶片上，将成千上万的晶体管、电阻、电容、包括连接线做在一起，作为一个具有一定电路功能的器件来使用的电子元件，叫做“集成电路”。集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。本质上，集成电路是最先进的晶体管，集成电路使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。 我国在1982年，出现了集成电路收音机。 DSP收音机 DSP技术收音机就是无线电模拟信号由天线感应接收后，在同一块芯片里放大，然后转化为数字信号，再对数字信号进行处理，然后还原成模拟音频信号输出的新型收音机。DSP技术的本质是用“软件无线电”代替“硬件无线电”，它大大降低了收音机制造业的门槛。 2006年美国芯科实验室首次研发出DSP技术收音机芯片，同年，全球规模最大的收音机制造商：深圳凯隆电子有限公司与美国芯科实验室合作，开发出世界上第一台DSP收音机：KK-D48L。2007年，深圳凯隆电子有限公司在深圳与上海组建DSP技术研发实验室。2009年，完全具有自主知识产权的中、低端性能DSP收音机芯片诞生，从此，DSP技术收音机进入普及时代。深圳凯隆电子有限公司也因此获得了国家级高新技术企业殊荣。 DSP技术收音机的问世，标志着传统模拟收音机将逐渐退出历史舞台。收音机的数字时代已经到来。 |
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