业余爱好者因地制宜,用奶粉罐自製高 Q 值空腔濾波器
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「空腔濾波器」能有效排除干擾 在眾多濾波器中，經過長期試驗，「空腔濾波器」 (CAVITY FILTER)，以其較高的 Q 值、較窄的通頻帶、以及能夠容許大功率通過的特性，才能較有效地排除干擾 (其實各參考書中早有此結論 )。
用奶粉罐製作「空腔濾波器」 在我們日常生活中，有什麼現成的東西可以很容易地加工成諧振腔呢?答案是我們經常食用的罐頭外殼，其中以嬰兒的大奶粉罐就是最好的材料，因為諧振腔的體積與 Q 值差不多成正比，因此要找一些直徑在 4 吋 (約 10cm) 以上的奶粉罐較宜；而高度方面，因為大約需 17~20 吋 (約 43~50cm) 左右，而銲口大宜大多，所以可用 3 個 6 吋 (約 15cm) 高，直徑 4.5 吋 (約 11cm) 的奶粉罐銲接加工而成。 為了尺寸誤差不致太大，最好採用三個同一牌子乾淨的奶粉罐。當四處去找齊三個奶粉罐後 (找不到可考慮買三罐自己享用 )，依照下列方式加工，如圖 9 所示：
[ 本帖最后由 难得糊涂 于 2008-12-20 14:26 编辑 ]
加工頻率微調部分：商用品和我們的最後仿製品，都是用很長的螺絲牙裝置，加在頻率粗調棒上，即是把調整棒做成一條長螺絲桿，作用是：1. 可使調整棒作微距調節，也就使電容作微量變化，進而使諧振頻率微量調節；2. 長螺絲牙和長螺絲母有大量的接觸面積，就可使調整棒與外殼諧振腔的直流電阻減至最少，同時由於這種直流接觸在旋動調整棒時亦可繼續維持，因此可以在有發射功率輸出時，實時 ON LINE 去調整諧振頻率，就是調整步驟變得快捷方便。但在正常情況下，這種調整方法是不值得鼓勵的。
上述方法雖然很好，但在業餘條件下，加工是有相當難度的，所以大家可以按照圖 11 的方法，用一個分半直徑，長 2 吋半的銅螺絲，配合分半銅螺絲母來進行頻率微調。首先在離罐底 3 吋 (約 7.6cm) 高的地方，先鑽出一個分半孔，再將分半孔周圍的油漆刮去，然後把 2 吋半螺絲旋入絲母到螺絲的中部約 1.25 吋附近，再用手拿著螺絲頭把分半螺絲插入分半孔，直至分半絲母與奶粉罐接觸，並利用在罐外的 1.25 吋螺絲來定位，使絲母與罐面各方面都呈垂直，使可用低熔點松香錫線把螺絲母焊牢在罐面上，銲接時要留意不用把多 餘的錫滲到螺絲與絲母之間，否則會把兩者銲接在一起的，
上述方法相信大家很少見到，它的好處是製作容易，缺點是微調範圍較小，另在 140~149MHz 之間。
裝置輸入輸出的高頻頭：高頻頭可用 N 型、PL259 或 BNC 的都可以，但以底座為圓形，並且是用 5 分絲母來固定的 PL259 高頻頭為宜。因為這樣可以改變諧振曲線，使它變得更尖銳，即選擇性更佳，但要付出更高插入損耗的代價。
普通 PL259 的底座多是方形的，用四根螺絲來固定，在這裡並不適宜。而圓形底座的 PL259 高頻頭，由於是用 5 分直徑的螺絲母去固定，所以當旋鬆 5 分絲母時， PL259 便可旋轉．但是使 5 分變得鬆或緊並不太容易，所以應該用 5 分內徑的圓形銅介子，然後鑽三個 2.5mm 孔，再攻出 1mm 螺絲紋，便可用來固定 PL259 高頻頭。
輸入輸出的交連線圈，為了減低直流阻力及集膚作用，要用 4mm 寬，約 3 吋長的銅片做成。如找不到，可以用奶粉罐拆下來的面蓋或底蓋，用鐵剪 (或就要報廢的鉸剪 ) 很容易就可剪成。按照圖 12 所示，繞成線圈銲在 PL259 底座上。要注意兩個線圈並非正圓形而是略呈方形，並偏向頻率粗調棒的，這樣會使輸入和輸出間有較緊密的交連，而減少插入損耗。
[ 本帖最后由 难得糊涂 于 2008-12-20 14:19 编辑 ]
調整與測試
當完成上述步驟後，我們便可調試這個自作派的空腔諧振器，這時，可分為兩種情況去做，其一是可動用標準訊號產生器、掃頻訊號產器、高頻示波器 (超過 150MHz) 及頻譜分析儀。其二是只有 144MHz 收發機、SWR 表及 50 Ω假負載的情況：
一、當有充足的儀器時，可以按照圖 13 的接法，把高頻訊號產生器輸出端，接到濾波器的一個 PL259 頭上，而另一個 PL259 高頻頭則作為輸出端接到頻譜分析儀或高頻示波器上。
從製作過程中可知，空腔諧振器的機械結構是對稱的，因此無需分別那一個 PL259 是作為輸入端，另一個硬性定為輸出端，但在實際工作系統上，濾波器一經調準後，由於各方面的阻抗未必一致，則不宜將輸入輸出端任意掉換，否則又要重新調校一次。
調整時，先把粗調棒調至離罐底 2cm 左右，而作為微調的分半銅螺絲保持有 1 吋左右在罐外。這時，從訊號產生器輸出 145MHz 的適當電平，而頻諧譜分析儀則調到 10MHz/div 或 1MHZ/div 處，中心頻率亦應是 145MHz，則 CRT 會顯示一定的波形。這時，先用 1MHz 的步進增減訊號產生器的頻率，找到較高的波形顯示後，再把訊號產生器的輸出改為 100KHz 的步進，再增減頻率，這樣便很容易找到濾波器的諧振點，如果諧振頻率偏離 145MHz 超過 2.5MHz 時，則雖調整 4 分鋁有通的頻率粗調棒，頻率偏高時，將鋁方通推入腔體約 0.5cm，偏低則由腔體拉出 0.5cm。
由於頻率粗調棒的機械虛位較多，將 5 分鋁方通的 3mm 螺絲旋得鬆緊程度不同，亦使頻率發生變化，所以每次調整後都要將螺絲儘量旋緊。
當頻率偏差上下 1.5MHHz 時，便可由分半 2 吋半的銅螺絲進行細調，使 145MHz 的訊號在 CRT 上有最高的顯示。這時，就真是把濾波器的工作頻率調到 145MHz 上去了。如果需要其它頻率，則重覆上述步驟便可。跟著還要測出濾波器的插入損耗、通頻帶及 Q 值：
當調整諧振頻率到 145MHz，使頻譜分析儀得到最大顯示時，便記下這時的電平，例如是 -20dB 做參考值。跟著，直接將訊號產生器的輸出接到頻譜分析儀上，而不經過濾波器，再把 CRT 的電平記下來，例如是 -19dB，則這個空腔濾波器的插入損耗就是 (-20) - (-19) = -1dB 了。
在實際測試時，插入損耗 (INSERTION LOSS) 不應超過 2dB，如果太大時，應該調節撥動兩個 PL259 的交連線圈與粗調棒的距離，越接近則交連度越強，使插入損耗少於 2dB、同時兩個線圈的橫截面應儘量在同一平面上，否則交連度亦會減少，而使插入損耗增加。我們旋鬆 5 分內徑的銅介子，就可調節兩個 PL259 線圈所形成的平面，進而增減插入損耗。
重新接回濾波器，使頻譜儀得出 -20dB 的訊號，跟著以 10KHz 的步進，增減訊號產生器的輸出頻率，CRT 的訊號便會減少；當電平顯示減少 3dB 時，則高低頻率之差，就是這個濾波器的「通頻帶」或稱為「帶寬」(BANDWIDTH)。例如把頻率調到 145.150MHz 及 144.850MHz，頻譜儀都顯示訊號有 -23dB，則通頻帶就是 145.150 - 144.850 = 300KHz。
在一般情況下，品質因素 Q 值的計算方法是：Ｑ＝中心頻率／通頻帶＝ ｆc / ＢＷ
用上面的例子來計算，則 Q 值是： Q = 145MHz / 300KHz = 483.3
二、當只有 2 米波的收發機和 SWR 功率表時，在配合 50 Ω假負載時，我們可以按照圖 14 的接法，去調試自作派的空腔濾波器。
首先將收發機調到 5W 以下的低功率輸出檔，由電纜連接到濾波器的輸入端 PL259 頭，濾波器的另一個 PL259，則接到高頻 SWR 功率表的 TX 端，其 ANT 端則接上 50 Ω無電抗假負載，功率容量以大於 5W 為宜。這時，同樣把頻率粗調棒放在離罐底 2cm 之上，微調螺絲旋至有 1.5 吋 (3.8cm) 左右在腔體外。跟著把收發機的頻率調至 142MHz 左右，然後以步進 100KHz 的頻率發射，再密切注視功率的顯示。現時大部份收發機都可以從 130MHz 到 170MHz 發射訊號，如果您的機器只能在 144~146MHz 發射，最好借一台手機回來，否則 就事倍功半了。
當收發機的頻率改變到某一數值時，SWR 功率表就會有所顯示，當指示最大功率時停止掃瞄，然後將步進頻率減少至 5 或 10KHz，再反覆掃瞄，便可找到濾波器的通過頻率。這時，SWR 指示功率可能只有收發機的 50-70% 左右，稍後再處理這點，先調好諧振頻率。當頻率偏差大於 2.5MHz 時，正如上文所述，用改變粗調棒的方法，伸入或退出在諧振腔內的尺寸，便可使頻率升高或降低。當頻率偏差少於 1.5MHz 時，則可調整分半 2 吋半的銅螺絲，使諧振頻率調準在 145MHz 上。
在理想的情況下，濾波器應可將 90% 以上的功率傳遞到 50 Ω假負載上的，如果只有 50%~70% 左右，則是濾波器的插入損耗過大。這時，同樣可調節兩個輸入輸出線圈與粗調棒的距離，和兩者間的平面是否適當等，便可使功率提升。
至於插入損耗，通頻帶和 Q 值的測試如下：
首先除去濾波器，將收發機的功率直接在 SWR 表上讀出，例如是 5W (P1)，然後再經濾波器，得出另一功率值，例如是 0.5W (P2) 則：
插入損耗＝ 10 x ㏒(P1/P2) = 10 x ㏒10 = 10 x 1 = 10dB
亦即濾波器的損耗是 -10dB，當然，正如上文所說，實際上是不會多於 -1dB 的。
在諧振時，假設中心頻率是 45MHz，則增減中心頻率時， SWR 表所顯示的功率便會減少．我們以 5~10KHz 為步進，把頻率升降變化，當到 SWR 表顯示功率只有原來的一半即 50% 時，則高低頻率之差，就是濾波器的通頻帶了。例如原來功率是 4W，當頻率上升到 145.150MHz 或下降到 144.850MHz 時，功率只餘下 2W，則通頻帶 BW = 145.150 - 144.850 = 300KHz。
這裡的情況是當功率減半時，對應的 dB 應是：
10 x ㏒ (4W/2W) = 10 x ㏒ 2 = 10 x 0.301 ≒ 3dB
這亦是為什麼在特性曲線中 -3dB 點又稱為半功率點的原因。
Q值的計算方法同前：
Ｑ＝中心頻率／通頻帶＝ 145MHz / 300KHz = 483.3
在實際的通訊號系統上，天線的阻抗未必會是純電阻的 50 Ω，所以在收發機和天線間加入這個濾波器後，需要冉輕微調整一次。
在互交調制干擾嚴重的地方，通常在尋呼發射機附近，最能考驗各種濾波器的功能，所以我們可以用車載天線，帶著手機和自製的濾波器，到這些電波污染的重災區，就可以實際試驗出它的效果。但是如果干擾訊號頻率正與你的收發機頻率完全相同，則不是任何濾波器所能解決的了。
:27bb :27bb :27bb :27bb
O(∩_∩)O哈哈~，牛啊
好东西，低成本的东东
我的亲娘啊
长见识了，这样也行·····
:27bb :27bb :27bb :27bb
太强大了。
真的 很厉害呀，哈哈。