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皮鞋最新改进报告
原创 BD6CR BD6CR 2020-10-18
昨天我做了不少的电路实验，逐一验证我的皮鞋改进思路，有一些成功，也有失败，这里和大家分享一下。相关的思路，也可以参考这篇文章：（沙发和板凳帖子）

验证1：发射调谐输出。

我本计划使用磁环线圈和可变电容，以谐振回路作为负载，以次级线圈作为天线输出。我的实验采用了君灿T37-2进口铁粉磁环，三线绞合后绕16圈，将其中两线做成中心抽头的形式，参考这个资料Figure 1-b的接法。成功的地方是输出功率比较大，在12V输入的时候，差不多有0.5W，失败的地方是谐波抑制很差，二次谐波仅有-10dB多点，也几乎找不到谐振点。我的理解是谐振回路带载Q值太低。所以，这是没法使用的，只能切回原来的宽带输出形式。

http://users.tpg.com.au/users/ldbutler/OutputCoupling.pdf

验证2：椭圆滤波器输出。

切回原来的宽带输出形式以后，用频谱仪看了下谐波，二次成分比较明显，所以在低通滤波器线圈上并联了一个100p电容，对二次成分抑制十分明显，接在-40分贝固定衰减器上用频谱仪看，杂散能达到-40dB以上，在一级椭圆滤波器下，效果很不错。发射功率100-200mW，属于正常范围。

验证3：收发异频电路。

使用BB910变容二极管串联在晶体和地之间，接在电键线上取得电压并通过分压用的微调电阻连到BB910。通过仔细调整分压，使得发射和接收频率相差600-700Hz即可。若发射频率有所偏差（通常是偏低），可以在晶体和BB910之间加上一个电容。这个调试比较成功，也很简单。BB910不愧为变容二极管，参数一致性比1N4001之类稳定多了。

验证4：LM386静音电路。

原电路采用1k电阻分压后给LM386供电，而电键直接将LM386对地控制，这样容易喀喇喀喇。采用将7脚通过一个二极管接到电键线，可以实现更好的静音。实测效果OK。

验证5：容易烧坏的发射管。

如果发现没声音或者电流大，多半是发射管烧了。依据群里BG5JNT的建议，我装了一个插座，也仅仅让我更方便更换管子而已，但是仍然烧了很多。我发现连接天线比假负载更容易烧。我怀疑椭圆滤波器比较容易导致不稳定，有时间把电容去掉改回普通电路试试。

原创 BD6CR BD6CR 2020-05-18
原文：My Pixie-Max
作者：Ian Liston-Smith G4JQT
刊载于G QRP俱乐部刊物SPRAT 181期
译者：BD6CR

小小的皮鞋（Pixie）收发信机还有什么值得写一写和改一改的吗？我猜还有那么一点……

我在eBay购买了一些皮鞋（Pixie）套件，包含运费只有2.30英镑，便宜坏了！如果你多花一倍的钱，你可以买到一个带有有机玻璃外壳和蜂鸣器侧音的版本。40米波段版本看起来最流行，但是带有7023kHz的晶体。我不确定为啥只是这个频率（译者：这是咱们的7023乐园哈），但是我估计晶体供应一定很充足。这是一个简单的制作，性能有明显局限，但是你得知道这是个非常有趣的机器。

局限

皮鞋的设计首次是在SPRAT杂志72期以Oleg Borodin, RV3GM的MICRO-80的名字出现的。后面有了很多的迭代，才演进成为现在的皮鞋。对于这个已经广为认可的晶体控制QRP小收发信机，还有什么可以写一写，改一改呢？我们来看……

我不知道为啥选择这个晶体，但是东方的套件提供者肯定有大量的供应，虽然7030kHz更为常用，而且GQRP俱乐部就有售。大多版本的套件带有接收微调RIT，接收机可以微调几百赫兹。

对于仍然不清楚这个电路性能的读者，皮鞋非常简单的设计有明显的局限，但是只要你欣赏它，它是非常有趣的机器。

现有接收机的局限

作为一个直接变频接收机，灵敏度不是太高，虽然波段开通的时候也是足够了。根据耳机的灵敏度，在信号高于4-5微伏的时候，开始可辨。灵敏度较差的道理是因为皮鞋射频输出三极管用作了一个很勉强的混频器。（即便我的Heathkit HW-8的灵敏度也有0.2微伏。在短波段，天线上50微伏的信号相当于S9）

它有很宽的几千赫的音频带宽，所以你的耳朵得灵敏地分辨所需的信号。而且，它非常容易受到广播电台的干扰（译者：中国之声很强大）。

额外的问题是它也非常容易产生共模哼声。所以不管你的电源性能有多好，如果你改用电池给皮鞋供电的话，性能或许就能提升。

发射部分

它真的是QRP（小功率电台）。13V电源的时候可以获得300mW的输出。一些版本的套件在电源输入端还有全波整流电路，所以什么电源极性都能适配。但是如果你在使用9V电池，你得损失1.4V电压，输出功率也只有150mW左右了！功率放大器的三极管比较容易损坏。它是一个常见的型号，但是很容易就烧了。另外，发射频率是固定的。

改善

原设计的接收静音依靠短接1k电阻降压后给LM386的供电。这意味着音频集成电路通过较高电阻供电，因此容易导致不稳定、低增益和非线性。LA3ZA发现了这个问题，他使用LM386的7脚来静音。这是一个非常值得和明显的改进，在别的套件上没有见过。

LM386的数据手册上有一个非常清楚的电路图，说明频率响应可以改变，如果你改变元件值，可以有效缩小音频带宽。这个改动也看起来常常被忽略。

与其使用低通滤波器，我改用了带通，元件值基于QRPLabs的Hans Summers的设计。带通滤波器不常用于发射机的输出，因为插入损耗的关系，但是我发现调谐好了以后也没那么明显。但是主要的好处是可以滤除工作频段上下的强信号，所以可以大大减少广播干扰（译者注：不要妄想，现实是这个办法对强大的中国之声是无效的）。

我的大号皮鞋

我想制作一个60米波段的皮鞋，只是改动了晶体为5262kHz（英国的60米QRP中心频率），我就马上从我的位置北部的Norfolk活跃于空中。

我的第一个QSO通联是Cardigan的GW3UEP, Roy。然后是Northampton的M0STN, Steve。那是2019年6月的傍晚。

但是皮鞋局限性是如此明显，所以我决定开始制作我的自己的机器，把改动尽可能的加入进去。以下是我的改动。

主要改动

LA3ZA静音改动（D5/R6）

60米波段带通滤波器

接收频率微调RIT二极管串联一个电感L3，使得频率调节范围加大到正负800赫兹

高音切除（C13/R7）

改善的电源退耦（C1、C2、C10、C11）

减少音频键控咔咔声（D3、D4）
（图片在主楼）
更强大的带有散热器的输出三极管（Q2）。BFY50是一个可靠的替代，但是俱乐部的2N3866的能提供稍微好些的接收灵敏度和大约500mW（13V时）的射频输出

耳机输出背对背的二极管减少音频键控咔咔声（D3、D4）

我尝试了SM7UCZ的方法，在LM386前面加上三极管提升灵敏度。灵敏度是提升了，但是发射/接收切换的噪声震耳欲聋；我没法子改善之，所以无奈放弃这个改动。

一些套件带有一个小蜂鸣器，接在电源和电键之间。如果你使用手键的话是有用的。我在我的电路里面省略了。

所以，这个皮鞋就是这样了。我不觉得还有啥可以加的了，但是搜索网络皮鞋的改动，一些制作者还有一些自己的想法……

致谢

皮鞋文档

http://www.gqrp.com/The_Sprat_Pixie_File.pdf

Hans Summers带通滤波器

https://www.qrp-labs.com/images/bpfkit/bpf.pdf

LA3ZA

http://la3za.blogspot.com/2003/04/using-pin-7-of-lm386-to-reduce-bci-and.html

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（接主楼）皮鞋最新改进报告（续）
原创 BD6CR BD6CR 2020-10-19
如果说周六是将问题铺开，那么周日就是一个很好的收敛。如果说20年前介绍皮鞋是一个开始，那么这两天的工作就是很好的发展。如果你想看一下20年前我的工作，可以看看这里：

https://www.qsl.net/bd6cr/pixie/index.html

我们先回味一下当时的文章的开头：

今年五月，我收到了一位素未谋面的高中生写给我的信。他在信中说到：“你能否向我提供1-2种适合初学者的入门收发信机的电原理图及印板电路图。现在，一台成品机价格太高，我无法承受，只有想法组装，但找不到图纸。能否给我提供一份（包括所需器件清单）？”他的感受与我曾经的感受是非常类似的，于是我开始在网络上寻找国外的一些制作，一种叫PIXIE 2（BD5HAG把它音译成“皮鞋”，英文原意是小精灵、小仙子）的机器吸引了我，它非常简单，只是两个2N3904小功率三极管和一个普通的LM386功放集成电路，却很巧妙的构成了直变式收信机和200mW发信机。虽然对初学者来说，这个机器并不适合作为日常通信，只能用来勉强收听远程信号和作本地通信实验，但可以很好地锻炼动手能力和获得成功的快乐。

——本帖通过论坛手机版回复.

我首先在万用板上搭了一个电路，用手头的仪器做了简单的测试，它已经基本正常地工作在80米波段。然后我在chinaham-equipment@hellocq.net邮件列表上发布了我的一系列实验结果（包括改频到40米波段和其它波段的尝试），同时着手用Protel软件绘制电路板。我用定做的电路板焊装了两个，结果却产生了严重的自激，可有一位朋友却安装成功了。我向邮件列表上的朋友们请教，消除了自激，又获得BG6EC的帮助，用他实验室的高级仪器做了一些测试。我把所有的结果都总结成了一个主页，希望能给安装这个板子的朋友提供必要的帮助和参考。而后大概有几十块板子在国内一些爱好者那里安装调试，反馈了一些信息，我要特别感谢山东的朋友，他们在国内首次使用“皮鞋”机成功地完成了威海到济南500公里的双向远程通信，给我不少的鼓励。我也用自己安装的40米波段“皮鞋”听了一些QSO并做了有限的改进，有了一些心得，一并写出来奉献给刚入门的爱好者朋友。

有趣的是，今天早上同样得到了BD6EC的帮助，他打电话过来，和我讨论了功放谐振输出的可能性问题。我们的结论是，可以通过匝数比让谐振电路工作在更高的阻抗试试，不过确实很少有这样的设计。

今天的实验目标，是获得稳定的更高的输出功率。由于安装了插座，我尝试换插了手头的几个管子。同样电源电压下，2N3904的输出功率是100mW，2N4401和S8050的功率稍微多一点，试着插入大金属封装的2N5109，功率达到200mW，而且非常耐烧，的确是一分钱一分货。为了加大功率，看了这个老美的文章使用2个BFG35微波三极管并联：

http://vtenn.com/Blog/?p=1348

联想起来BA6BF曾经提到过类似的2SC3357能够承受一定功率，所以焊接了引脚插入，没想到获得了400-500mW！如果不相信的话，可以看看频谱仪上的对比，真是差异巨大。这个发现的巨大好处是，皮鞋在较低电源电压下也可以获得更大的功率了。看起来以后9V叠层电池会费很多！哈哈～

——本帖通过论坛手机版回复.

当然，烧管子还是不停，只要是电压比较高，连接天线而不是假负载，就更容易烧，这是部分烧坏的管子。

我怀疑天线调谐器没有调好，使用nanoVNA测试了下，发现阻抗确实偏低，差不多25欧，调节了一下，接近50欧，测试以后还是烧管子。在测试过程中偶尔发现了一个现象，发射信号在旁边的接收机监听会产生变调，发射电流也不是很稳定，时大时小。用频谱仪观察，没有发现自激。突然联想到调试半波端馈天线的时候，磁环热饱和会产生意想不到的效果，是不是这个半瓦电阻大小的22uH色环电感在大功率下饱和了呢？解决的办法也很简单，将电感换成FT37-43美式铁氧体上绕8圈，即便将电压调节到13.8V，2SC3357的输出功率达到0.6瓦，按照电报的占空比发射，也不会烧管子了。

这是什么道理呢？很多人都说，皮鞋的发射管容易烧，这是因为皮鞋为了在9V下获得更大的功率，发射电路的负反馈和保护较少。发射管的C极通过22uH电感负载接到电源电压上，E极在发射时直接到地，管子不烧全因为负载电感存在。但是在大电流时，如果电感饱和，就会失去负载的作用，导致了严重的烧管。

完美的一个周末，让我在皮鞋改进的道路上更进一步。最后，我还是想回味一下之前文章的结尾，大家是不是跃跃欲试了呢？如果有了半瓦输出，我想，通联的成功率绝对大增！

“皮鞋”是一个成功率高、成本低廉的制作项目，如果你还没有焊过东西，那就先用“皮鞋”来试试。如果你是个经验丰富的QRPer，“皮鞋”可以给你一个新的挑战，试试看，你能不能用它来做远程的QSO？对于那些没有经济实力购买商品机的学生火腿，只要有足够的耐心和毅力，这也可作为最最基本的入门接收设备。

我体会到自制设备的乐趣在于：以最小的投入获得最大的产出，通过不断努力的改进设备，获得技术方面的提高。

——本帖通过论坛手机版回复.

皮鞋最新改进报告（续2）
原创 BD6CR BD6CR 2020-10-20
今天继续讨论烧管子的话题。昨天刚刚说换了磁环线圈就好，没想到过了两个小时又烧了一个C3357。负载固然是一个问题，我们也找到并解决了，但是，这不是烧管的全部问题。过电流会烧，过电压也会！

电压怎么会过？高频电压超过电源电压的两倍是很常见的。三极管的一个参数很关键，那就是Vceo。

2N3904, 2N4401 40V

S8050 25V

2N5109 20V

C3357 12V

所以，虽然2N5109和C3357可以带来较高的功率，但是如果贸然用在12V这种电源电压下，很可能还是会烧掉。S8050也只有25V，这也解释了S8050也是一个容易烧的主。那些不那么大输出功率的管子如2N3904，却是非常皮实。那么发现C3357的意义在于，解决9V下面功率不足的问题。原本可能只有40mW，现在就有200mW了。

这里画了一个电路图，把我2020版本的新皮鞋呈现给大家。既然新的发现是12V不行，那么虽然图纸上这么标注，还是不要这么用了，乖乖用9V就好。（图片传到主楼）

——本帖通过论坛手机版回复.

再做一只变一双
原创 BD6CR BD6CR 2020-10-23
再做为了验证性能的一致性，另外，也为了优化布局。在巧克力洞洞板上做东西，总是有不断优化的空间，我认为这是精益求精的追求。大概花费了一天的业余时间，我做成了另外一只皮鞋。    

最大的布局优化在右侧音频部分，原来搭棚的元件少了，两个电解电容也从100uF改成了10uF，原来的音量有点大，这样会小点。386电源线上的电阻绕过了SMA接口的下面，还在左边电容下面穿过，这个要点心思，但是少了一根底部跳线，也是值得。中间下面的交叉线是临时的电键，不必担心。左上的蓝白电位器往上走了一格，给下面的退耦电容让了一点空间，别的方面没啥改动的。    

测试的结果是，发射功率一致，和原来一只差不过0.5分贝。发射杂散方面，三次谐波稍微大一点，但是仍然在-40分贝左右，所以也算一致。在频率方面有点差异，应该是来自于BB910在0伏电压下的电容差异，以及100p电容的误差（5%以内），所以稍微需要一些调整。    

另外提一下，我又做了功率提升的努力。发现振荡管的偏置对于hFE200以上的管子来说，有点大了，导致了发射极电压比较接近电源电压，对于输出幅度不好，容易在电源电压的地方削顶（也只是猜测，手头没有示波器看下不好乱讲），所以在基极对地接了一个47k下偏电阻，和上偏电阻一致，结果发现功率反而下降了1分贝，看起来原设计真是改不了啥。不过换管子又有新发现。手头的飞利浦原装PN2222的效果比手头的国产2N3904、2N4401、S8050都要好，考虑到其耐压比较高，所以把电源电压提升到13.8V以后，可以获得差不多300mW的输出功率，也算是破了200mW的魔咒。    

为了方便大家，再次把原理图贴一遍，便于大家仿制。被BD6CR盖住的是1N5817 x 2，这个肖特基管子的压降比较低，在电源输入端只有0.2-0.3V，在耳机输出端，可以保护听力。

——本帖通过论坛手机版回复.