永不消失的電波

王英

研究背景

電報通信（CW通信）在業(yè)余無線電通信活動中占有重要的地位。雖然計算機(jī)技術(shù)使自動控制或半自動收發(fā)電報已成現(xiàn)實，但是電報通信仍然是無線電愛好者追崇和熱愛的一項活動。

業(yè)余無線電通信小組主要面向青少年開展無線電通信相關(guān)教學(xué)活動，電報通信是其中重要的教學(xué)活動內(nèi)容之一。本人經(jīng)過深入思考，設(shè)計了一個成本低、易實現(xiàn)、易操作、能夠簡單明了展示CW通信原理和通信過程的發(fā)報機(jī)練習(xí)器（Key Pair）。

該制作的基本思路是：

讓學(xué)生了解發(fā)報機(jī)的基本構(gòu)造。

制作成套件，輔助教學(xué)活動。

師生共用或生生共用，共同參與活動，用摩爾斯電碼相互通信，一方發(fā)報，另一方收報，增強(qiáng)了教學(xué)活動的趣味性，寓教于樂。

應(yīng)用的科學(xué)方法和科學(xué)原理查法、詢問法、查閱法、聯(lián)想及組合法等方法。

在調(diào)研及研制階段，運用了探究法、文獻(xiàn)法和實驗法。

設(shè)計電路時運用實驗法，在整個項目設(shè)計實施過程中多次運用實驗法調(diào)試。

應(yīng)用的科學(xué)原理

應(yīng)用杠桿和彈性原理實現(xiàn)發(fā)報機(jī)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計。

應(yīng)用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電磁波發(fā)射和接收模塊。

利用電磁波發(fā)射與接收的編碼原理實現(xiàn)AB配對發(fā)報機(jī)。

研究過程

第一代發(fā)報機(jī)

第一代發(fā)報機(jī)只是一個發(fā)報機(jī)

應(yīng)用的科學(xué)方法

在立項過程中，運用了調(diào)模型（見圖1），它通過簡單的串聯(lián)電路實現(xiàn)發(fā)光和發(fā)聲模擬發(fā)報過程，并不能真正產(chǎn)生電磁波。此發(fā)報機(jī)做成套件，制作簡單，趣味性強(qiáng)，深受學(xué)生喜愛。

第二代發(fā)報機(jī)

第二代發(fā)報機(jī)增加了信號發(fā)射模塊，具有發(fā)射電磁波功能，拍發(fā)出的信號可以用收音機(jī)接收（見圖2）。學(xué)生可以用來練習(xí)發(fā)報。第二代發(fā)報機(jī)是第三代發(fā)報機(jī)的過渡作品，在沒有障礙物的條件下，它的發(fā)射距離可以達(dá)到100米。

第三代發(fā)報機(jī)對

第三代作品（見圖3）同時具有發(fā)射模塊和接收模塊，還帶有音頻振蕩電路完成聲音輸出。AB雙方可以互相收發(fā)報，開展通信活動。應(yīng)用編碼技術(shù)，同類產(chǎn)品可以做成多對，互不干擾，可以進(jìn)行師生或生生通信，滿足教學(xué)需要。

性能測試

經(jīng)過一年半的教學(xué)實踐檢驗和改進(jìn)，第三代發(fā)報機(jī)對已經(jīng)能實現(xiàn)如下功能：

在一個教室（50平方米）內(nèi)可以多對發(fā)報機(jī)進(jìn)行通信練習(xí)，互不干擾。

單個發(fā)報機(jī)的（視距）通信范圍可達(dá)100米。

學(xué)生可以利用此發(fā)報機(jī)對了解發(fā)報機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和無線電通信的基本原理。

使用方便，不用連接電臺即可完成通信。

輔助教學(xué)，提高了課堂教學(xué)效率。

創(chuàng)新點

巧用圖釘，實現(xiàn)電路斷開與閉合。

結(jié)構(gòu)簡單，可以直觀形象地演示CW通信的工作原理和通信過程。

輔助教學(xué)，趣味性強(qiáng)，效果良好。

成本低廉，單個發(fā)報機(jī)做成套件，適合于在中小學(xué)科技活動課上推廣使用。

通過編碼技術(shù)實現(xiàn)Key Pair，即配對的發(fā)報機(jī)。

Key Pair設(shè)計，參與性強(qiáng)，可以作為科普展品開展互動體驗活動。

具有可研究性。本發(fā)報機(jī)可以面向?qū)W生開展拆分、組裝、電路焊接、電路設(shè)計與實驗等探究活動。

項目的使用情況和進(jìn)一步完善的設(shè)想

項目研制完成后，已經(jīng)在青少年無線電通信教育教學(xué)活動中多次使用。由于是自制發(fā)報機(jī)，成本低，可以很方便地復(fù)制多個，滿足教學(xué)及各類學(xué)生活動的需求，教學(xué)效果顯著。此作品準(zhǔn)備申請專利，并在現(xiàn)有作品基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善電路，美化發(fā)報機(jī)外形結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)雙鍵（自動鍵）收發(fā)報功能。

專家評語

該項目原理科學(xué)、概念清晰、構(gòu)思巧妙、設(shè)計合理，作品教育性強(qiáng)。項目選題新穎，具有實質(zhì)性創(chuàng)新，對簡化以往復(fù)雜昂貴的發(fā)報機(jī)的結(jié)構(gòu)有突破。作品效果顯著，制作規(guī)范，具有示范推廣價值。項目資料齊全，研究報告書寫規(guī)范。希望該項目在與計算機(jī)相連，提高發(fā)報機(jī)在教學(xué)和訓(xùn)練的功能上作出進(jìn)一步的探索與改進(jìn)。