광석 라디오는 외부 전원을 사용하지 않고 안테나로 수신된 전파 에너지 만으로 작동한다.
수십 년 전에는 몇 종류의 키트가 존재했지만 현재는 쉽게 구하기 어려운 것으로 보인다.
글쓴이가 옛날에 올린 국산 키트의 조립기와 약간의 팁은 아래 글에 있다.
https://ds1orj.tistory.com/127
H-2NR 광석라디오 키트
초보자용으로 광석라디오 키트를 만들어 보았다. 이런 타입의 라디오는 국내에서는 "광석 라디오" 또는 "게르마늄 라디오" 로 알려져 있으며해외에는 "크리스탈 라디오(Crystal radio)" 라고 한다.
ds1orj.tistory.com
이 라디오를 성공적으로 만들려면 최소 수십에서 수천 옴 이상의 높은 임피던스를 가진 이어폰이 필요하다.
일반적인 소형 스피커나, 휴대폰용 이어폰 같은 저임피던스(8~32옴 등) 이어폰은 적당하지 않다.
이런 목적의 고임피던스 이어폰은 일반적으로 생산되지 않으므로 거의 대부분 세라믹 버저(피에조)를 사용하게 된다.
생김새와 구조는 아래를 참고한다. (소리가 나는 소형 전자제품을 뜯어본 경험이 있는 사람은 한두 번쯤 봤을 것이다.)
https://en.wikipedia.org/wiki/Piezoelectric_speaker
Piezoelectric speaker - Wikipedia
From Wikipedia, the free encyclopedia Type of loudspeaker A piezoelectric buzzer. The white ceramic piezoelectric material can be seen fixed to a metal diaphragm. When fixed to a metallic diaphragm and excited with an alternating voltage, the diameter of t
en.wikipedia.org
피에조 버저를 사용하여 이어폰을 만드는 자세한 방법은 아래를 참고한다.
https://rimstar.org/equip/crystal_earphone_earpiece_for_crystal_radio.htm
Crystal earphone/earpiece
Crystal earpieces, or earphones, consist of a piezoelectric crystal attached to a diaphragm (see diagram below.) The fluctuating voltage from the crystal radio's output is applied to the crystal causing it to vibrate. The vibration moves the diaphragm whic
rimstar.org
이 방식의 이어폰(세라믹 버저 또는 피에조 스피커라고 하는 것)은 유전체에 전기장이 가해지면 휘어지는 성질을 이용한다.
주파수 발진기로 사용되는 세라믹 레조네이터와 마찬가지로 전기-기계 상호작용으로 인한 자체 공진 주파수가 존재하게 되고, 대부분 필요한 주파수 부근에서 최대효율(공진)이 되도록 제조된다. 가청주파수용 버저에서 이 주파수는 일반적으로 3~4KHz 전후이다. (부품에 따라 다름), 물론 초음파용일 경우 공진 주파수는 초음파 영역(20KHz 이상)에 있게 된다.
세라믹 버저의 공진(직렬등가회로) 주파수는 수백옴 내외의 낮은 임피던스를 나타내므로 오히려 광석 라디오에는 부적당하다.
나머지 주파수에서는 높은 캐패시턴스(10nF 전후)로 인해 수 K옴 정도의 임피던스를 나타내고 주파수가 높아질수록 낮아진다.(즉 용량성 리액턴스) 따라서 조금이라도 더 높은 임피던스를 만들려면 병렬로 인덕턴스를 추가하여 병렬공진 시키는 것을 고려해 볼 수 있다. 일반적으로 세라믹 버저가 10~20nF 의 용량이므로 1 헨리(1000mH) 정도의 병렬 연결이면 1~2KHz 내외에서 임피던스가 최대가 될 것이다.
실험을 좋아하는 사람이라면 트랜스포머 방식의 소형 아답터(SMPS 방식은 불가, 일반 트랜스 방식 220V -> 3V, 6V, 9V, 12V 등)에 사용된 트랜스포머 이용하여 임피던스를 낮게 변환하고 일반 스피커를 구동시키는 방법도 있다. 물론 개인적 경험으로는 세라믹 버저의 소리가 더 크게 잘 들린다. (추가 내용을 올릴 예정이다)
안타깝게도 국내 중파 방송국은 계속 줄어들어 명맥만 유지하고 있는 실정이다. 따라서 가까운 AM 방송국이 없다면 광석 라디오로는 신호가 약하여 중파 방송의 청취가 어렵다. 이 경우 단파 방송 청취가 더 용이할 수 있으며 7MHz 밴드에서의 인접국가 단파방송(중국, 일본 등)이 매우 강한 신호로 수신되므로 이 신호의 수신을 시도해보는 것이 좋다. 아마추어 무선사의 경우 7MHz 다이폴이 있다면 그대로 사용가능하고, 적당한 안테나가 없을 경우 최소 10여미터 정도의 와이어가 필요할 것이다.
인터넷에 crystal radio 로 검색하면 매우 많은 자료가 나오지만 그 자료 중에서도 가장 잘 정리된 SV3ORA 자료를 아래 소개한다.
The Omega passive receiver
www.qrp.gr
여기서는 직렬LC공진 및 병렬LC공진을 이용한 다양한 LC 필터(불필요한 방송 신호 또는 QRM 제거) 회로와 강력한 신호를 전원으로 이용하여 미약한 신호를 증폭시키는 회로도 있다.
아래는 해당 사이트에서 소개된 LC 필터 유형의 한 회로이다.
아래는 능동 증폭기가 포함된 광석 라디오이다.
1번 안테나로 증폭회로에 필요한 전력을 수신하고 2번 안테나는 증폭할 신호를 수신하는 회로이다.
지금은 거의 모든 BJT 가 실리콘이므로 순방향전압이 0.7V 부근으로 필요하지만, 게르마늄 BJT (초기 형태의 트랜지스터) 의 경우는 0.1V 부근이면 충분히 작동하므로 강력한 신호가 존재하는 곳(방송국과 가까운 곳)에서는 충분히 실용이 되었던 회로이다.
약간 생소할 수 있지만 특수한 FET 중에는 zero bias 가 되는(이론상 바이어스가 필요 없음) 부품들이 존재한다.
zero bias 가 되면 바이어스 회로가 불필요하므로 아래와 같이 심플하게 증폭 회로를 구성 할 수 있다.
그러나 아무리 zero bias 라 하더라도 작동조건(온도 등)에 의해 바이어스가 미세하게 변화한다.
