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1、双工器是有着尖锐的调谐持性的装置，用来隔离接收和发射。它允许一根天线完成发射和接收，而不用担心发射装置的射频能量去轰击接收机。当然，那样做必须将发射频率和接收频率分开，称为频差。在2米波段的频差是600KHZ；在70Cm波段有着较大的宽度，是5MHZ。 通常，双工器工作在狭窄的通频带上，有着不可思议的陡峭的截止曲线。不同于一般意义上的高通或低通滤波器。 有好几种方法来实现双工器，业余上常用空腔和相位线的方法。ARRL手册上有详尽的工作原理。 ARRL手册上也给出了六空腔的双工器，之后又解释了其工作原理。我也按照做了一个并让它工作，但我发现这个设计调谐起来非常困难，信噪比也一直不稳定，所以我不想
2、在这里介绍它们。我相信，现在已经有调谐简单实际可行的双工器被设计制造出来了。 我一直推崇的一款双工器是名叫华康(Wacom)的设计。它用4个8吋的腔体构成“带通(band pass)/带阻(band reject)”模式。借助于高Q值的腔体和良好的设计，Wacom 仅用4个腔体就有相当于6个腔体的良好表现。唯一的缺点是费用较高。 图一详细给出了它的结构，其中两个腔体组成一组与发射机输出端连接；另外两个与接收机输入端连接。用“T”型接头将它们连接起来，再通过同轴电缆与天线相连。 图一四腔带通/带阻双工器连接图 每个腔体都有二个功能。第一，必须通过想得到的信号（即带通或通带）；第二，必须尽可能阻止
3、不想要的信号（即带阻或阻带）。在（图2）中我给出了用于发射的空腔滤波器典型响应曲线。请注意，它在145.37MHZ的发射频率上通过了几乎所有的信号，并且在接收频率处，即低于发射频率600KHZ(144.77MHZ)处有着-30dB+的衰减。 同样，两个接收腔体也精确地匹配，除了它们的通频点在144.77MHZ的接收频率上外，它们阻带的谷点都在发射频率145.37MHZ上。 这样，发射腔体将滤除发射机所产生的较宽频带上的噪声（殘余发射）使其不进入接收机，而接收腔体也将滤除发射机产生的射频功率使其不进入接收机。 发射装置不仅能输出所希望的频率上的能量，而且，会在离中心频率相当宽的一段距离内有衰减地
4、输出白噪声（丝丝声）。如果你的发射装置输出过多的白噪声，腔体就不能够把它们全部分离出来。一些早期的固态发射装置能产生相当大的噪声，它们不能被用来做中继。 图二发射腔体带通曲线 那么,双工器是如何有如此出色的表现的呢?十分惊奇的是,双工器的每个腔体中含有两个简单但经过仔细调谐的谐振电路。一个电路设置成带通状态；另一个设置成带阻状态。这就是全部！将两个腔体串联起来能够为发射机和接收机提供更好的隔离，一个腔体不能胜任这项工作。 双工器的复杂性来自于机械设计的需求。为了让事性简单化，让我们来看其中的一个腔体，其余的相同。腔体是一个简单的调谐电路，见图3。 图3腔体等效电路 由图3可以看出， L2及C2
5、将射频能量耦合到腔体, 腔体和平行于腔体的调谐杆组成L1和C1并联谐振回路。 现在有一个问题，当可以用线圈和电容将2米波段调谐回路做得很小时，为什么还要用大的腔体呢？答案在于调谐电路的品质上，也就是“Q”值。我们用小电容和线圈组成的调谐电路的“Q”值很低，远远低于双工器的需要。这就是说，它的调谐曲线不够尖锐，它的带通峰值区域过份宽，而它的谷点也是相当地浅和宽。 现在让我们做一个很大的线圈，增加它的直径就就可减少它的圈数；同时，我们增加C1的值而不改变谐振频率，那么，“Q”值就会增加。它的调谐曲线就会变得尖锐。照此发展下去，线圈将会变成1/4波长的调谐线，电容就会变成一个大的金属罐，也就是空腔。
6、调谐线和腔体越大其“Q”值也就越大。当工作在空气介质时，一个8直径的腔体其“Q”值比3直径的腔体大。 我们的调谐电路有25高和8的直径（见图4）。调谐杆是一根1 3/8直径的紫铜管，长度在1820英吋之间可变。改变这根管子伸入腔体的尺寸，就可以设置腔体在通带中的共振频率。 再回头看图3，我们还需要将射频能量耦合到共振腔体上。L2演变为一个从腔体的顶部垂落下去，成为一个由铜线或铜带构成的环。环的尺寸和位置决定于耦合进腔体的射频能量。 最后一个细节是共振电容C2，它决定了腔体的截止频率。L2和C2串联起来组成调谐共振回路。 现在我们有了一个非常简单的腔体的构想，所有在此的问题将自然变为机械问题。首
7、先，我们要制造筒体。铜、铝、黄铜都会工作得很好。唯一的一点是选择一张能长时间保持电力损耗小，性能稳定的材料。当然还要将腔体的底部封起来，可以用一个金属盘和一些气动铆钉将腔体底部封起来。 调谐活塞是一根18长1 1/8外径的普通紫铜水管。在它里面有一根1外径，20长，车有1/4罗距的紫铜管贯穿其中，露出6长的一段截面。这里要注意的问题是活塞的电气接触。在这两根管子的结合部，用具有弹性的磷铜片做成指叉式的接触形式。 (图4 带通/带阻腔体结构) 所有内部结构须经镀银处理，这十分重要。在二米波段，裸露在外的铜将会使损耗很大。铜的表面是射频电流的通道，表面的氧化物使调谐杆和活动部分的接触传导变差。由于
8、接触点在移动时产生的噪声，经常使得腔体几乎不能调谐。 所以，调谐棒、指叉式接触器和所有在腔体内的部件必须镀银。要记住，必须使双工器保持低于3dB的损耗。微小的改进对双工器是十分重要的。 最后关于C2，由于空气是不稳定的介质，简单的空气电容将会使调谐变得不稳定。“Wacom”用改变恒定电介质的方法巧妙地解决了这一问题。我们知道，有二个参数可以改变电容器的值：一是极片的尺寸；另一个是在它们之间的绝缘材料的电介质。 “Wacom”电容由11长，1/2内径的黄铜管作为电容的一个极板，另一个极板是用1/8的紫铜棒伸入其中。作为介质的塑料管插入它们之间的缝隙，调节它的位置，也就改变了电容器的介电常数，这样
9、就改变了电容器的容量。 这个电容和耦合环组成了串联共振电路(见图3)，其共振频率决定了空腔的谷点频率。这个设计用这个特殊的电容来平滑地调节截止频率，在其他的双工器设计中（例如手册中的6腔滤波器）调整通带和截止频率十分因难。 另一个问题是温度的稳定性。如果双工器放在没有温度控制的环境中，随着温度的变化，金属就会膨胀和收缩，这样会造成腔体轻微地失调。“Wacom”使用了一种被称为INVAR（不胀钢）的金属材料来制造调谐棒，以补偿温度的变化。 我们的双工器是由1/4壁厚，10直径的紫铜管做成。调谐截止频率的电容器被安装在腔体的顶部以省去使用连接弯头的麻烦。除了腔体外部，其余都经过镀银处理以减少损耗。
10、 它被安装在爱荷华州一个市区里，构成爱荷华145.47MHZ链接转发器。尽管在没有暖气的环境里，它也工作得很好！ 如果你在自已的家里建立双工器，并且有空调的话，就可以不用温度补偿。实际上，我们发现我们的双工器在没有暖气的建筑内工作得很好，至少用户没有抱怨过。 在双工器的设计中最后要涉及的问题是双工器不同部件之间的耦合，可以用1/4波长的同轴电缆来解决。如果你使用的是公共频率高端使用过剩余的空腔的话，必须更拆下那些用得很久的电缆，把它们放在常温下测试，如果没有足够的绝缘性能的话，应当与供应商取得联系，以获得相关的资讯。或者干脆自己做一副新的电缆。 射频信号在电缆中传播要比在空间慢，两者之间的差被
11、称为速度因子。ARRL手册用图表给出了不同种类电缆的速度因子，并列举了怎样考虑和选择正确的1/4波长线。从实验得到的长度与手册上所计算出的长度有些微小的差别，如果你不信，可以做一下测试。 连接电缆的选择非常重要。电缆必须是双屏蔽型的以保证100%的屏蔽履盖，双屏蔽的发泡特氟龙电缆最好。现在有一种镀膜聚脂材料做屏蔽的电缆较好。如果功率在200瓦以下，不必选择大直径的电缆，因为连线比较短，损耗比较小。 双工器上连接接头的选择要十分注意。很多慕名其妙的噪音问题都是由于电缆接头引起的。我喜欢用UFH的接头，虽然也有一些噪音，但很容易通过清洗和重新上紧接头来解决。 我会选择N或BNC接头用在双工器上。N
12、系列接头最好，价格也要贵一些，但它们损耗低且从来未发生过噪音问题，最好是美国制造并且是镀银的。我们在连接弯头中发生过严重的问题，在UHF频段中很多事都受阻于接头。我们的一些测试表明，在接头处处理不当会引入相当大的损耗。 双工器的调整要比常规的通带式双容易得多。用活塞来设置通带频率（Passband frequency)，这里尽可能要将射频能量通过双工器，调整C2以设置陷波点（Notch frequency)。明确地确认每一个腔体的通带频率和陷波点，记住，它们对于发射和接收来讲是相反的。 例如： 接收腔体 通过 144.77MHZ 滤掉 145.37MHZ； 发射腔体 通过 145.37MHZ
13、滤掉 144.77MHZ。 借助于FM频段的示波器、频谱发生器、频谱分析仪，空腔的调谐十分容易。如果有可能，让有经验的人帮助你调试，如果不能的话，简单的业余方法也能将这项工作完成得很好，但必须十分仔细。 你需要一台稳定的信号源，并撑握射频测试方法。一个老式的频率可调的，能输出至少1V的射频信号发生器是非常有用的。通过测试输出信号强度，你可以用它来扫描腔体的带通。 为了得到更强的信号源，你也可以借助于一个手台，一个射频功率计来构成测试仪器；为了更好地调试谷点频率，需要一个简单的指针式射频电压表。你也可以用一个带S表的接收机来代替射频电压表，但要在前级接入一个衰减器，这样可以把谷点调整得很完美。
14、要小心的是，当你调整谷点的时候，注入双工器的功率不能太大，你当然不希望你的接收机受到射频功率的轰击。 如果你想自己做一探针，ARRL手册上有详细的资料，把它们做到接头里，那样你就可以直接与双工器相连接了。由于使用了像安培表一样的老式射频电压表，它比数字表更容易调整通带和谷点。 现在开始调整一个已连接好的腔体。调高信号发生器的输出并且在频带内来回扫描，直到在射频电压表或S表上看到峰值。记住！活塞往里调整是降低通频带/往外升是提高通频带，同时调整发生器输出信号强度，使它落在仪表的线性范围内。 第一步的调整不必太完美。把下一个腔体连在一起，重复上一个过程，把它设置在通频带上，然后再调整连在一起的腔体
15、的通频带。 当发射腔体和和接收腔体都经过通带的粗调后，用电缆将双工器连接在一起，用功率表和徦负载按（图5）的方式连接成天线回路。将手台的频点设置在发射腔体的通带上，在我们的实例里是145.37MHZ，按动PPT，同时调节腔体达到最大输出。 图5建立调谐 将手台接入接收腔体，将频率设置在144.77MHZ上（低于发射频率600KHZ）重复调整活塞使得功率计上的读数最大。如果谷点频率过份靠近通带，你不必完全地调整腔体，如果你不放心，微小地调整活塞。 调整谷点频率有些麻烦，你要使用更灵敏的探头，如果你的信号发生器能够向腔体注入足够的功率，那么，一个简单的射频电压表也能工作。卸掉功率表，装上一个“T”型接头，将探针接到“
