Что делает выпрямитель в радиоприемнике?

Я читал о полупроводниках, и все ссылки, которые я нашел, говорят, что первое практическое применение полупроводникового диода было в кристаллических радиоприемниках, и что выпрямители на основе полупроводников быстро уступили место ламповым усилителям.

Поэтому я пытаюсь понять, почему выпрямитель вообще нужен. Отличное объяснение того, как работает кристаллическое радио (и почему сейчас трудно получить компоненты для их сборки), можно найти здесь . Для тех, кто не хочет нажимать, вот схема:

Таким образом, катушка и конденсатор образуют резонирующий контур. Частоты ниже порога проходят через катушку на землю, а частоты выше порога проходят через конденсатор на землю, но частоты на резонансной частоте застряли и должны пройти через диод к наушникам. Каждое описание этой схемы, которое я прочитал, говорит, что диод каким-то образом демодулирует сигнал, и я просто не понимаю, как он может это сделать. Существует, скажем, несущая частота 88 кГц, которая модулируется АМ с помощью сигнала человеческого голоса с частотой 300–3 кГц. Как диод, отсекая части сигнала под нулем, делает это?

Диод демодулирует радиосигнал AM. Для демодуляции (восстановления аудиосигнала) из радиосигнала AM все, что нужно, это извлечь амплитуду сигнала:

Источник: эта статья

Это то, что делает диод.

Он блокирует отрицательную часть волны, но пропускает положительную часть. Это вместе с конденсатором восстанавливает звуковой сигнал.

Ваш пример не содержит резистор и конденсатор, хотя они присутствуют. Наушники могут работать только с аудиосигналами, поэтому они в основном выполняют ту же функцию (фильтр низких частот), не нуждаясь в этих компонентах.

Это называется детектором конвертов. Диод предотвращает отрицательную передачу базовой частоты. Исходный сигнал имел среднее значение 0. Если вы подавали его через фильтр нижних частот (он же конденсатор), выходной сигнал был бы равен 0. При установленном диоде сигнал никогда не может стать отрицательным, и теперь, если вы усредните Из вашего сигнала, используя фильтр нижних частот, вы получаете медленно меняющийся сигнал (относительно базовой частоты), который больше не имеет среднего значения 0. Этот сигнал теперь полезен для динамика.

https://en.wikipedia.org/wiki/Envelope_detector

Вот физическое описание, которое может помочь интуитивно -

Включите звук 1 кГц в микрофон и транслируйте его на несущей 100 кГц.

В вашем ресивере в идеале вы хотели бы, чтобы диафрагма динамика поочередно смещалась наружу, а затем смещалась внутрь каждую миллисекунду, и для достойного качества звука, возможно, вы согласитесь с тем, что она попеременно смещается наружу, а затем восстанавливается до равновесия каждую миллисекунду.

Без диода диафрагма вашего наушника будет пытаться сильно вибрировать с частотой 100 кГц в течение полсекунды, а затем более слабо или совсем не вибрировать в течение следующей полсекунды. Даже если наушник слегка реагирует на эту частоту, ваше ухо не будет, и вы ничего не услышите.

При использовании диода диафрагма наушника в течение половины миллисекунды будет выталкиваться наружу каждые 10 микросекунд (5 микросекунд за раз). Даже без каких-либо дополнительных фильтрующих конденсаторов и, следовательно, со всеми этими 5-микросекундными промежутками в токе, 500 прямых микросекунд непрерывного смещения диафрагмы в одном и том же направлении на таких близких интервалах должны приводить к некоторому смещению. То есть, механические характеристики вашего наушника, вероятно, будут выполнять некоторую фактическую демодуляцию при работе с выпрямленным сигналом. Однако при работе с неопознанным сигналом те же самые механические характеристики демодулируют его до уровня, близкого к тишине.

Без диода средний ток в наушниках (1) был бы равен 0, поэтому слышать было бы нечего.
Диод действует как нелинейный компонент (2), который создает нулевой ток в наушниках.
Бывает, что этот ток пропорционален амплитуде волны, принятой антенной. Это точно соответствует (3) звуковому сигналу.

(1) среднее значение, скажем, 0,1 мс (что может слышать слух)
(2) точнее: нелинейное и нечетное (то есть четное или с определенным «четным эффектом»)
(3) в амплитудной модуляции ( AM)