【火腿专题】穿越百年采用自激振荡器的短波无线电发射机重生
穿越百年，制作一台无线电发射机一定是很多火腿梦寐以求的事情，但是局限于自己的技术和现在能找到当时配套的零件难度，很多人放弃了这个想法。今天和电台小叔BG5WKP 一起走进复刻无线电设备的这群无线电爱好者，看看他们是如何穿越百年让这些设备重生的。
制作百年无线电发射机
文：Jenny List
无线电爱好者们遍布世界各地，但如今大家通过互联网的魔力保持轻松联系。我们中的许多人都持有业余无线电呼号，因此只要付出一点努力和开支，就可以通过无线电波做同样的事情。一百年前，这似乎几乎是不可想象的，因为业余无线电爱好者仅限于使用当时认为无法使用的 HF 短波频率。
因此，1921 年 12 月，一群业余无线电爱好者聚集在康涅狄格州格林威治的一个区域，他们试图跨越大西洋通联。一百年后，还是一群业余无线电爱好者，他们使用呼号 1BCG 的 1.3 MHz 发射机似乎是古怪的低频向欧盟吉安帕，但他们在苏格兰 Ardrossan 确保接收的成就证明，在更高频率上进行洲际通信是一个实用的提议。一个世纪后，来自古董无线协会的一个小组将复制的发射器带入现实生活，以重现这一事件。
1921 年的发射器
1921年的1BCG发射器
最初建造的 1BCG 发射器在自激、自整流 Colpitts 振荡电路中使用了两个 UV-204 Radiotron 管。它在现场重建为主振荡器、功率放大器 (MOPA) 装置，以避免自激振荡器的缺点并产生纯净、稳定的 CW 信号。单个 204 振荡器直接耦合到放大器中并行的另外三个 204。电动发电机组为板电压提供 2000 V dc。
1921年的1BCG电路图
A型UV-204三极管
成功完成测试后，1921 年的 1BCG 发射器被移至哥伦比亚大学，在美国无线电俱乐部阅读论文时展出。不知道发射器在那次事件之后发生了什么。
1921年的1BCG天线
天线是一个 100 英尺的水平笼平顶，由两部分组成，每部分 50 英尺长，由八根 #14 磷青铜绞线组成，这些线围绕 18 英寸直径的金属箍等距分布，并从中心点连接到 70 - 脚笼下降。
还有一个由 30 根径向线组成的地网，每根线长 60 英尺。辐射线从一个共同的中心点延伸，距离地面七英尺。为了减少共振效应，地网有两个相等的扇形半部，每个半部有 15 根电线。
1921年的1BCG天线
1921年的 1BCG 天线巴伦
1921 年的 1BCG 船员
1BCG 的工作人员聚集在电台室外。从左到右：Ernest V. Amy、John F. Grinan、George E. Burghard、Edwin H. Armstrong 和 Minton Cronkhite。没有出现在照片中的是沃克·P·英曼。
1996年的复刻发射机
1996 年使用的 1BCG 发射器。
对于 1996 年 12 月的特别活动，古董无线协会成员 Bob Raide、W2ZM (SK) 和 Mike、W2ZE（现为 W2ZM）、Raide 制造了一个复制品 1BCG 发射器。为了向现代致敬，使用了线路供电的板式电源，而不是原来的电动发电机电源，但一对 Taylor 866 水银蒸汽整流器发出的欢快的蓝色光芒为小屋增添了真正的度假氛围。UV-204 型三极管与 1921 年发射器中使用的那些三极管不可用，因此用 204-A 管代替。UV-204 和 204-A 之间的主要区别是 204A 灯丝的功率要求较低，11V为 3.85A，而 UV-204 为 11 V为 14.75A，以及圆柱形阶梯玻璃204-A 上的外壳与 UV-204 上的球形玻璃灯泡相比。通过这种配置，该站可以输出大约 300 到 400 W的功率。
1996 年的 1BCG 伽马匹配垂直天线
对于 1996 年特别活动中的天线，N2GIG 的 Tim Walker 在 George Wells 的 KA1JUV 80 英尺塔上建造了一个 75 英尺长的伽马匹配元件，然后是 Tim 和 K1OF 的 Rich Roznoy，铺设了超过一英里的#16在塔基周围的 40 个接地径向线中布线。发射器通过 75 欧姆同轴电缆连接到该系统，塔底部有一个互匹配，以及通常的伽马匹配电容器。
海岸线业余无线电俱乐部将其俱乐部电话 W1BCG 借给了特殊活动电台，该电台由诺沃克业余无线电俱乐部与来自其他俱乐部的许多客座运营商共同运营。W1BCG 从格林威治康涅狄格州以 1812 KHz 的频率传输，记录了 800 多个联系人，包括欧洲、加拿大和加勒比地区的电台。
2021年复刻特别活动发射器
1996 年的复制品 1BCG 发射器
在 1996 年庆祝 1921 年跨大西洋测试 75 周年特别活动中使用的发射器复制品被带到纽约布卢姆菲尔德的古董无线协会，并在活动结束时存放。
1996 年的副本于 2021 年新鲜出库
2021 年，当 1BCG 发射器复制品从 25 年的沉睡中醒来时，它的管子和几个电容器都不见了，但其他方面都完好无损。1996 年的特别活动只使用了两个正常工作的电子管，一个作为振荡器，一个作为功率放大器，本页顶部 1996 年照片中显示的其他 204-A 型电子管的灯丝点亮，但在其他方面不实用。
K2MP 的 Ed Gable 检查 204-A
第一个任务是构建灯丝电源，借用极板电源，并确定一些工作的 204-A 管。在整理了一些废品并修复了管座中的断线后，我们确定了两支好管，所需的最少数量，一支振荡器管和一支功放管。
W3ZT 的 Joel Kosoff 建立新旧板材供应
N2EVG 的 Bob Hobday 有一个旧板供应，有人已经开始制造但从未接线，因此 W3ZT 的 Joel Kosoff 完成了接线。与 1996 年电源中的 866 汞蒸气整流器一样漂亮，我们使用高真空整流器来避免 866 破裂时汞溢出的风险。
乔尔，W3ZT，调整
发射器中有 2 个好的电子管和一个新的、旧的板电源，1BCG 复制品输出 200 瓦。当板电源从扼流输入滤波器重新接线到电容器输入滤波器时，功率增加到 350 瓦。
如今，在无线电发射器中很少见到自激振荡器，但当时他们使用 UV-204 发射管的单管 Colpitts 振荡器被认为是稳定的源。使用另外三个并联的 UV-204 为 1KW 功率放大器供电，这反过来又为 Marconi 式 T 天线设计提供了多个径向线的接地平衡。该复制品最初是为 1996 年的一个活动而建造的，并用类似的 204A 管替代了现在无法获得的 UV-204。即便如此，到 2021 年也很难找到具有百年历史的电子管，因此他们只能为 PA 收集一个工作示例。
总而言之，这是一个非常有趣的项目，我们希望随着周年纪念日的临近，会听到更多的消息。如果我们能得到传输的详细信息，我们将与您分享，让我们看看 2021 年是否可以在更嘈杂的条件下穿越相同的距离。
为了展示这款发射器在 1921 年的先进性，看看亚历山大森交流发电机，它的机械当代。
亚历山大森交流发电机
Alexanderson 交流发电机图片 作者：Gunther Tschuch（自己的作品）[CC BY 2.5]，来自 Wikimedia Commons。
如果您需要产生射频电信号，您将制作某种形式的电子振荡器。我们可能都习惯于使用晶体管、电子管、逻辑门或许多其他电子技术的振荡器。同样，如果您需要以高功率产生无线电频率，您需要将振荡器连接到放大器，这对于当今的电子零件箱来说是一项相对简单的任务。
如果您在 20 世纪初期需要用高功率无线电信号做同样的事情，那么这些选项都不对您开放。没有晶体管或集成电路，当时的电子管不能产生高功率输出。当时的无线电工程师不得不采用其他解决方案来解决这个问题，其中之一就是亚历山大森Alexanderson交流发电机。这是一种高频交流发电机，能够在 VLF 射频范围内产生数百千瓦的电力。
瑞典 Grimeton 的 Varberg 广播电台还保留着一台正在运行的 Alexanderson 交流发电机。它不再经常使用，但作为世界遗产和博物馆，它每年播出几次。
G3XBM 的电场 VLF 天线
从 Grimeton 接收 17.2kHz，天线虽然存在问题。您可能认为将一根长电线连接到麦克风输入就足够了，但问题是由于 VLF 信号的巨大波长，您可能能够组装的任何合理的长电线都不够长取得好成绩。显然需要不同的天线，而解决方案则是采用高阻抗有源电场天线。这使用 FET 输入和令人惊讶的小贴片天线在 VLF 频率下提供低本底噪声，而不是您可能期望的放大器。
我们找到了一些设计供您查看。第一个是两个晶体管版本，您可以在许多站点上以各种不同的形式找到。这个使用 MPF102 FET，但您应该可以替代 J310。第二种设计有点令人惊讶，虽然它与 FET 输入放大器的想法相同，但它使用 TL071 运算放大器作为其有源器件。这绝不是您通常希望在 RF 电路中找到的 IC，但是所讨论的频率不是您的正常 RF 的频率。
如果您构建了这些天线中的任何一个，我们希望您能够听到亚历山大森日的传输。高功率 VLF 发射机的重点在于它具有巨大的覆盖范围，因此应该可以在整个欧洲甚至美国东部接收它。如果您超出范围，请不要害怕。您可以随时尝试通过靠近源的方便的 webSDR 接收器来接收它。
网友点评：
2ftg 说：
这是来自自由运行的振荡器的一些适当的力量。
我希望他们用它跨越大西洋！
迈克尔·布莱克 说：
别忘了，霍华德·阿姆斯特朗参与了 1BCG，至少帮助构建了发射器。虽然显然没有参与接收器的构建，但除了发明了 再生式（regen） 和超外差式（superhet ） 接收器。
1921 年，这真是个大新闻。显然！他们用完了感叹号。
马可尼横渡大西洋已经过去 20 年，而在奥斯卡 1 上映之前的 40 年，三件大事都发生在 12 月。
迈克尔·布莱克 说：
在技术说明上，Paul Godfrey 的超外差接收器使用了未调谐的 IF 中频。没有中频变压器，选择性很小。我们认为 superhet 提供了选择性，但最初的目标是获得放大，并且在较低且固定的频率下更容易。良好的选择性仅在 30 年代中期才出现。现在您无需调谐电路即可轻松获得增益，选择性已明确定义且独立。
我从未见过阿姆斯壮最初的超外差接收器的示意图。
约翰 Q说：
如今，一个人可以跨越大西洋，拥有所有由我们的现代电子产品创建的 RFI。
由于飓风艾达，几乎整个路易斯安那州都停电了。
听到那里的 HF 上的本底噪声会很有趣。
我知道每当我所在的地方停电时，我的便携式设备上的本底噪声就会降到接近于零。那么这是一个真正的娱乐活动还是他们调整了天线以实现最低的 SWR？那时他们甚至知道 SWR 吗？让我希望我能回到过去看到它发生。
迈克尔·布莱克 说：
1921年，收音机作为实用的东西还很早。即使 SWR 是一回事，火腿也不会对此大惊小怪。
当同轴电缆出现时，SWR 真的成为一种东西。
马克·埃尔德尔 说：
他们只是调整到最大天线电流
马克·埃尔德尔 说：
所有的技术都曾经是新技术……
比尔 说：
第一次记录在案的船到岸语音（和音乐）传输发生在 1907 年在美国艾尔湖的帆船赛上，在游艇 Thelma 上进行。查看发射器的原理图。那必须是“热话筒”的定义！
https://earlyradiohistory.us/1907df.htm
米罗斯拉夫 说：
此外，在您的第一个链接中，TX 和 RX 下的图像标签是相反的。TX 在天线电路中有麦克风，而不是接收器。RX 有“电话”和音频，而不是发射器。
迈克尔·布莱克 说：
1921年，进行了一些初步试验，没有成功。所以他们派了一个美国人，“Paragon” Paul Godley，带着一个 regen 和一个 superhet 接收器。他首先在伦敦成立，我认为是这样，而且噪音太大，所以他搬到了苏格兰。
我认为测试进行了十多个晚上。戈德利听到了官方电台，但其他人也听到了。
接收消息是通过电报获得的。
一两年后，成功的双向沟通。
对此的一个重要部分是，对一小部分无线电频谱存在很多竞争。当泰坦尼克号沉没时，有报道称受到了干扰。泰坦尼克号显示了无线电的价值，因此美国颁布了 1912 年的无线电法案。它使 rukes 更加僵硬，并将火腿发射规定到 200 米段及以下，例如 1.5MHz 及以上。这些被认为是无用的。火腿们别无选择，只能使用它们。因此需要证明更高的频率是有用的。
广播在 1922 年成为一种东西，几年后，火腿从拥有 1.5MHz 以上的所有内容到更小的频段。慢慢地，频段范围变小了。尽管近几十年来，随着其他服务转向 VHF/UHF 和卫星，一些新的频段也被添加了进来。
就在几年前，增加了一些低频段，这是自 1912 年以来第一次火腿的频率如此之低。
source:
1.1bcg.org
2.hakerday.com
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