永不消失的電波

王英

研究背景

電報(bào)通信（CW通信）在業(yè)余無(wú)線電通信活動(dòng)中占有重要的地位。雖然計(jì)算機(jī)技術(shù)使自動(dòng)控制或半自動(dòng)收發(fā)電報(bào)已成現(xiàn)實(shí)，但是電報(bào)通信仍然是無(wú)線電愛(ài)好者追崇和熱愛(ài)的一項(xiàng)活動(dòng)。

業(yè)余無(wú)線電通信小組主要面向青少年開(kāi)展無(wú)線電通信相關(guān)教學(xué)活動(dòng)，電報(bào)通信是其中重要的教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容之一。本人經(jīng)過(guò)深入思考，設(shè)計(jì)了一個(gè)成本低、易實(shí)現(xiàn)、易操作、能夠簡(jiǎn)單明了展示CW通信原理和通信過(guò)程的發(fā)報(bào)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(bào)機(jī)的基本構(gòu)造。

制作成套件，輔助教學(xué)活動(dòng)。

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

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

在調(diào)研及研制階段，運(yùn)用了探究法、文獻(xiàn)法和實(shí)驗(yàn)法。

設(shè)計(jì)電路時(shí)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法，在整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中多次運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法調(diào)試。

應(yīng)用的科學(xué)原理

應(yīng)用杠桿和彈性原理實(shí)現(xiàn)發(fā)報(bào)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

應(yīng)用電磁感應(yīng)原理實(shí)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(shí)現(xiàn)AB配對(duì)發(fā)報(bào)機(jī)。

研究過(guò)程

第一代發(fā)報(bào)機(jī)

第一代發(fā)報(bào)機(jī)只是一個(gè)發(fā)報(bào)機(jī)

應(yīng)用的科學(xué)方法

在立項(xiàng)過(guò)程中，運(yùn)用了調(diào)模型（見(jiàn)圖1），它通過(guò)簡(jiǎn)單的串聯(lián)電路實(shí)現(xiàn)發(fā)光和發(fā)聲模擬發(fā)報(bào)過(guò)程，并不能真正產(chǎn)生電磁波。此發(fā)報(bào)機(jī)做成套件，制作簡(jiǎn)單，趣味性強(qiáng)，深受學(xué)生喜愛(ài)。

第二代發(fā)報(bào)機(jī)

第二代發(fā)報(bào)機(jī)增加了信號(hào)發(fā)射模塊，具有發(fā)射電磁波功能，拍發(fā)出的信號(hào)可以用收音機(jī)接收（見(jiàn)圖2）。學(xué)生可以用來(lái)練習(xí)發(fā)報(bào)。第二代發(fā)報(bào)機(jī)是第三代發(fā)報(bào)機(jī)的過(guò)渡作品，在沒(méi)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(bào)機(jī)對(duì)

第三代作品（見(jiàn)圖3）同時(shí)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(bào)，開(kāi)展通信活動(dòng)。應(yīng)用編碼技術(shù)，同類(lèi)產(chǎn)品可以做成多對(duì)，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(cè)試

經(jīng)過(guò)一年半的教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)和改進(jìn)，第三代發(fā)報(bào)機(jī)對(duì)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)如下功能：

在一個(gè)教室（50平方米）內(nèi)可以多對(duì)發(fā)報(bào)機(jī)進(jìn)行通信練習(xí)，互不干擾。

單個(gè)發(fā)報(bào)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(bào)機(jī)對(duì)了解發(fā)報(bào)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和無(wú)線電通信的基本原理。

使用方便，不用連接電臺(tái)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(diǎn)

巧用圖釘，實(shí)現(xiàn)電路斷開(kāi)與閉合。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以直觀形象地演示CW通信的工作原理和通信過(guò)程。

輔助教學(xué)，趣味性強(qiáng)，效果良好。

成本低廉，單個(gè)發(fā)報(bào)機(jī)做成套件，適合于在中小學(xué)科技活動(dòng)課上推廣使用。

通過(guò)編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)Key Pair，即配對(duì)的發(fā)報(bào)機(jī)。

Key Pair設(shè)計(jì)，參與性強(qiáng)，可以作為科普展品開(kāi)展互動(dòng)體驗(yàn)活動(dòng)。

具有可研究性。本發(fā)報(bào)機(jī)可以面向?qū)W生開(kāi)展拆分、組裝、電路焊接、電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)等探究活動(dòng)。

項(xiàng)目的使用情況和進(jìn)一步完善的設(shè)想

項(xiàng)目研制完成后，已經(jīng)在青少年無(wú)線電通信教育教學(xué)活動(dòng)中多次使用。由于是自制發(fā)報(bào)機(jī)，成本低，可以很方便地復(fù)制多個(gè)，滿足教學(xué)及各類(lèi)學(xué)生活動(dòng)的需求，教學(xué)效果顯著。此作品準(zhǔn)備申請(qǐng)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(bào)機(jī)外形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)雙鍵（自動(dòng)鍵）收發(fā)報(bào)功能。

專家評(píng)語(yǔ)

該項(xiàng)目原理科學(xué)、概念清晰、構(gòu)思巧妙、設(shè)計(jì)合理，作品教育性強(qiáng)。項(xiàng)目選題新穎，具有實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新，對(duì)簡(jiǎn)化以往復(fù)雜昂貴的發(fā)報(bào)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(jià)值。項(xiàng)目資料齊全，研究報(bào)告書(shū)寫(xiě)規(guī)范。希望該項(xiàng)目在與計(jì)算機(jī)相連，提高發(fā)報(bào)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)。