史上第一种被发明并被实用化的无线电发射机。
原理:
由于时代条件所限,火花发射机并不包含现代常见的晶体管/真空管等有源器件。这种发射机的主要部分是一个LC振荡电路,使用火花间隙产生间歇放电的方式来激励,从而产生能够被发射的高频信号。
结构:
历史上的火花发射机有多种类似的结构,例如赫兹在首次实验验证电磁波存在的著名实验中使用的:
另一种早期爱好者使用的由交流供电的火花发射机,具有电机驱动的旋转火花间隙,用于控制打火频率:
这里使用一种较为精简的电路:
图中左侧的高压电容和右侧LC电路中的电容被输入的高压充电,电压达到击穿电压后火花间隙开始产生电弧放电,火花隙被短接。充满电的右侧电容与电感形成LC电路,开始振荡,同时振荡产生的高频信号进入天线被发射出去。由于没有有源器件可以补充振荡电路在此过程中损失的能量,振荡迅速衰减,只能产生一个脉冲。电容左侧电容放电完毕后电弧熄灭,开始重新充电,重复以上过程。
由原理所致,这种发射机大部分能量都消耗在了火花隙中,效率极低。同时由于LC电路每次维持振荡的时间非常短,产生的脉冲非常短,造成发射信号的带宽相当大,极易造成干扰,甚至有人将类似的电路作为EMP装置使用:
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/26861。
这里使用电蚊拍的内脏作为高压电源,因此左侧方框内的器件可以省去。
使用一片双面覆铜板作为高压电容,万用表测得约为520pf。
线圈使用铜线绕制,参数如图:
计算可得谐振频率为12MHz
使用两节较硬的铜线焊接在洞洞板上作为可调节的火花隙。
全部连好:
使用SDR观察发射效果:
由于发射信号脉冲较短,需要在SDR软件的FFT设置中将点数和帧率设置得尽量大使得overlap超过0%,避免信号在FFT间隔中漏掉。同时将averaging调到最小避免脉冲被平均掉。
可以看出火花发射机产生的信号带宽非常宽,达到了MHz的量级。同时中心频率在9MHz,比计算的要低,应当是由连接导线的寄生电容/电感导致的。
测试视频:
VID_20180810_164032.mp4 点击下载
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