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《跟着题库认识业余无线电》系列文章第五篇:天线与馈线——设备与天空之间的"最后一公里"

本文基于中国无线电协会(CRAC)发布的2025年版C类题库,精选天线与馈线章节三十余道真题,拆解天线增益dBi与dBd的换算、驻波比SWR的读法、同轴电缆选购、偶极天线与巴伦、极化匹配、八木天线与天调的工作原理,帮助业余无线电爱好者读懂电台与天空之间的"最后一公里"。

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上一篇,我们跟着一路语音走完了收发信机,把它从发射机的输出口送了出去。但架过台的朋友都清楚,机器开好、频率调准,只是故事的一半。信号能不能被对方听见、听上去"实"不"实",很大程度上取决于电台外面的东西:天线,以及连着它的那根馈线。

同样一台机器、同样的功率,换一副天线,对方的S表读数能蹦出两三格;馈线多绕几圈,功率又悄悄打了折扣。这些现象听着玄,其实C类题库的天线与馈线章节早就讲明白了。本文就以这一章为索引,聊聊从电台到天空的这"最后一公里"。

一、天线不放大信号

先破除一个最容易想当然的误区:天线不能放大信号。很多人看到广告里写"增益",就以为天线像功放一样,其实不是。题库MC1-0649对发射天线的表述很朴素:把发射机输出的射频信号转化为无线电波。接收这边,MC1-0650给了镜像的说法:把空间的无线电波转化为接收机里的射频电信号。注意,两道题里都有一个一模一样的错误选项——"利用天线的增益放大信号"。天线是无源器件,不通电,它没有本领凭空造出能量。

它做的是翻译:把导线里跑的射频电流,翻译成空间里传的电磁波。翻译有好坏,能量可以集中些、也可以散些,但总量不变。

那商家宣传的"增益"到底是什么?MC2-0651说得很清楚:与参考天线相比,被测天线在某个方向上使信号增强的程度。关键词是"某个方向"。增益不是能量变多了,而是能量被重新安排了——原本撒向四面八方的,现在捏到你想要的方向上去。就像拧花洒上的调节环,水量没变,从喷淋切成水柱,射程就远了。所以增益永远跟方向绑在一起,天下没有又全向又高增益的天线。

单位上还有个坑,题库专门设了好几道题。MC1-0652说,dBi是跟理想点源天线比,那是一种假想的、向四面八方均匀辐射的"标准灯泡";MC1-0654说,dBd则是跟半波偶极天线比。基准不同,数字就不能直接比。MC1-0655给出换算的钥匙:半波偶极天线本身的增益是2.15dBi。所以同一副天线,dBd的数字加上2.15就是dBi。

MC1-0666干脆出了道应用题:甲天线6.15dBi,乙天线1dBd(折合3.15dBi),同样功率驱动,甲的信号正好是乙的两倍。差3dB就是两倍,这个结论通联时随手能用上。至于那种只写"增益若干dB"、不注明dBi还是dBd的说明书,MC1-0656的判词很干脆:没写基准的指标,缺乏参考价值。买天线前,先看单位。

二、驻波比是匹配的脸色

能量出了电台,得走馈线。理想情况是全部被天线收下、辐射出去;可一旦天线和馈线的阻抗对不上,一部分能量就会被拒收,顺着馈线掉头跑回来。去的波和回的波叠在一起,馈线上就出现了驻波。MC3-0670把驻波比概括为一句话:它衡量的是负载阻抗与传输线特性阻抗相匹配的程度。完美匹配时没有驻波,比值是1:1;匹配越差,数字越大。MC2-0672还给了个直观的说法:读数3:1,意思是馈线上任意位置的最大峰值电压与最小峰值电压之比为3:1。

看驻波表别过度解读。MC1-0671问读数4:1意味着什么,答案只有一条:从电台输出口看过去,天线系统整体匹配不佳。它不等于辐射效率只剩25%,也不等于阻抗一定是某个具体数值——这些"看似精确"的推断,都是题库里的错误选项。

为什么大家都盼着驻波往1:1靠?MC1-0674给的理由很实在:降低电缆损耗,让射频能量更有效地传输。失配的能量不光辐射不出去,还会变成热量耗在馈线和末级里。现在的电台都有驻波保护,SWR一超阈值就自动降功率,MC1-0673问了原因:为了保护发射机里的功率半导体器件。这不是电台闹脾气,是它的自保。

实战中有两种情况容易让人慌,题库也提前打过预防针。一是驻波读数乱跳,MC1-0675说最常见的原因是发信机、馈线或天线某处接触不良——先查接头,再怀疑天线。二是SSB话音通联时SWR表针晃来晃去,这是正常的,话音本身幅度就在起伏,MC1-0676建议换CW等幅载波测,读数就稳了,别自己吓自己。

三、馈线是沉默的收费站

馈线存在感很低,但你的功率有多少真正到了天线,是它说了算。业余电台为什么几乎清一色用同轴电缆?MC1-0679的答案有点出人意料:不是因为它损耗最低,也不是因为它便宜,而是易于使用、与周围环境物体间的互耦很低。屏蔽层把电磁场关在缆内,不挑环境,这一点对阳台党、楼顶党特别友好。

选电缆看两个电气参数(MC2-0680):特性阻抗,和你使用频率下每百米的传输损耗。前者好办,业余设备几乎全是50欧,对齐就行。后者就是"过路费",而且MC2-0681说得明白,这过路费收发两头都收:发信时它吃掉你的功率,接收时它把天线好不容易抓到的弱信号再稀释一遍,信噪比跟着掉。MC1-0685还补了一句:频率越高,同轴电缆损耗越大。所以UHF段的馈线,宁短勿长、宁粗勿细。

还有几个小知识点。室外电缆的护套为什么要求耐紫外线?MC1-0683的解释是:紫外线把护套破坏后,水分渗进去,电缆才真正坏——防水的根子在防晒。连接器方面,MC1-0687说400MHz以上优先选N型;MC1-0688则给M型(PL-259)定了位:广泛用于HF和VHF通信系统,够用了。至于把M型吹成"先进螺纹锁紧、防水防盗"的说法,那是题库专门安排的干扰项,别当真。

四、偶极天线别一次剪到位

再花哨的天线,拆开看几乎都是偶极天线的变体。做半波偶极天线有条人手一个的公式,MC1-0721考的就是它:每边振子长度约为71.3/f米,f的单位是MHz。算14.27MHz的20米波段,每边约5米,两臂加起来10米左右。

但别照着计算值直接下剪刀。MC1-0720解释了原因:端点效应等因素让电波沿振子跑得比光速慢,实际长度要乘上0.95左右的"缩短系数"。所以老火腿的口诀是"先剪短,再微调",宁可留余量慢慢修,也别一次剪过头。

偶极天线还有个现实麻烦。它是平衡结构,两臂对称;同轴电缆却是不平衡的,电流只走芯线。两者直接相连,屏蔽层外表面也可能带上电流,馈线自己就成了半根天线:方向图被改变,射频还可能窜进机房。按PTT时摸机器手指发麻,多半就是这个缘故。

解决办法是在天线和馈线之间加一只巴伦。MC1-0728问这名字的来历,答案挺有意思:平衡(BALanced)与不平衡(UNbalanced)两个英文词头拼起来的。它的职责,用MC1-0729的话说,是在平衡电路和不平衡电路之间传递射频能量,同时阻断两者之间的寄生耦合。

顺手再澄清一个常见误区:天线通信效果好不好,根本上取决于振子是否谐振在工作频率上,MC1-0731说得很明确,两臂各四分之一波长时最佳。把驻波调到1:1并不等于这一步可以省略——驻波好只是表象,谐振才是里子。

五、极化要对齐

电波的电场方向定义了它的极化。MC2-0689描述垂直天线:发射垂直极化波,电场与地面垂直,而且它是全向的。这就是车载台、手持台都用竖直天线的原因。

极化要对齐,不对齐就吃亏。MC1-0692出了个场景题:相距10公里的两台,一个用水平偶极、一个用垂直偶极做UHF通联,效果不理想;双方都改用垂直偶极后,通信效果立刻变好。所以近距离地面通联的规矩很简单,MC1-0701一句话:收发双方极化保持一致。就像两个人见面,一个伸手要握手,一个举手要击掌,姿势都对,就是碰不到一块儿。

卫星通联更讲究。卫星在飞,极化相对地面会旋转,所以要用圆极化天线;而过顶前后卫星的姿态变了,地面站还得跟着切换左右旋。MC1-0704考的就是这个细节:过顶前右旋圆极化,过顶后换左旋。想玩卫星的友台,这道题值得看看。

六、八木的魅力与天调的真相

想把能量集中到一个方向,最经典的答案是八木。MC1-0744的定义很简洁:在半波偶极天线的基础上,靠反射器和引向器增强方向性。怎么目测它朝哪边发?MC1-0745教了口诀:比主振子短的是引向器,比主振子长的是反射器,引向器朝向最大辐射方向。四个字:短前长后。至于MC1-0746定义的前后比,就是主瓣辐射功率与反向辐射功率之比,衡量这副天线有多"专注"。

方向性增益到底能省多少?MC1-0708出了道计算题:两人用半波垂直偶极通联,各收S4;功率不变,双双换上8.15dBi的八木,每边各得6dB,往返合计12dB,两边读数直接跳到S6。不换电台不加功率,光靠天线就让信号涨了两档,这就是方向的红利。

最后说说被误解最深的天调。不少新手以为接上天调通联就能变好,MC1-0755的回答很清醒:天调只是补偿失配天线系统的参数,让发射机输出规定的射频功率。换句话说,它让电台"愿意发力",但不会提升天线的辐射效率,也消不掉天线端的驻波。该反射的能量还是反射了,能量守恒不撒谎。真想改善效果,正路只有一条:让天线本身谐振、匹配。

加感缩短天线也一样。空间不够、振子展不开时,串入电感确实能调出想要的谐振频率和阻抗,但MC1-0739说得很坦诚:这种天线的辐射效率必然低于全尺寸天线。它是空间受限时的务实妥协,不是免费的午餐。

结语

回头看:天线决定了信号出发时的姿态,馈线核算着每一分能量的过路费。增益是方向的取舍,驻波是匹配的脸色,极化是握手的礼仪,天调是最后的安慰。这些看似玄学的现象,拆开来看,全是题库里白纸黑字的物理。

下一篇,我们继续跟着题库抬头看天:电离层、地波与空间波,看电波离开天线之后,究竟是怎么翻山越海抵达远方的。

附录:本文引用的题库真题及答案

以下题目均出自中国无线电协会发布的《业余无线电台操作技术能力验证题库(2025年版)》C类部分,题号与答案均以官方原文为准,供友台备考对照。

【MC1-0649】发射天线的作用是:

正确答案:A(A.把发射机输出的射频信号转化为无线电波)

【MC1-0650】接收天线的作用是:

正确答案:A(A.把空间的无线电波转化为接收机中的射频电信号)

【MC1-0652】以 dBi 为单位的天线增益是指:

正确答案:A(A.待测天线最大辐射方向上的辐射功率密度与理想点源天线对应值之比的 dB 值)

【MC1-0654】以 dBd 为单位的天线增益是指:

正确答案:A(A.待测天线最大辐射方向上的辐射功率密度与半波长偶极天线对应值之比的 dB 值)

【MC1-0655】半波振子是能够辐射电波的一种实用天线。为了获得最低输入阻抗,人们通常从中点为 这种振子馈电。这就构成了具有两个 1/4 波长不同电极性区域的谐振偶极天线,亦称半波 长偶极天线。这种天线的增益规定为 0dBd。那么相比理想点源天线,其增益为:

正确答案:A(A.2.15dBi)

【MC1-0656】某商品天线说明书给出的天线增益指标以 dB 为单位。其意义为:

正确答案:A(A.该指标未指明计算方法和所用基准,缺乏参考价值)

【MC1-0666】甲天线增益 6.15dBi,乙天线增益 1dBd。若两副天线按同样条件架设并用同样功率来驱动, 则在它们最大发射方向的同一远方地点接收时,两天线给出的信号功率关系为:

正确答案:A(A.甲天线的信号功率为乙天线的两倍)

【MC1-0671】通联时,如果收发信机的 SWR 表显示读数 4:1,则意味着:

正确答案:A(A.从发射机的输出端口来看,天线系统的整体匹配情况不佳)

【MC1-0673】多数发射机都在 SWR 超过一定值时降低输出功率。这是为了:

正确答案:A(A.保护发射机中的功率半导体器件)

【MC1-0674】用同轴电缆连接天线时,为什么驻波比趋于 1:1 为好?

正确答案:A(A.降低电缆的损耗,使射频能量更有效地传输)

【MC1-0675】以下哪种情况可能导致业余发信机显示的驻波比不稳定?

正确答案:A(A.发信机、馈线或天线某处接触不良)

【MC1-0676】SSB 通联时,即使天馈系统没有故障,有时候 SWR 显示也不稳定。这是因为:

正确答案:A(A.SSB 话音的幅度变化本质上影响测量的稳定性。改用 CW 方式进行测量效果更好)

【MC1-0679】传输线具有多种类型,但是为什么架设业余电台通常选用同轴电缆?

正确答案:A(A.因为它易于使用,与架设环境之中其他物体间的互耦也很低)

【MC1-0683】将同轴电缆装于室外时,为什么要求电缆外皮(护套)能够耐受紫外线?

正确答案:A(A.如果电缆护套被紫外线破坏,电缆就会受潮损坏)

【MC1-0685】如果通过同轴电缆的信号频率升高,则同轴电缆的

正确答案:A(A.传输损耗增加)

【MC1-0687】对于 400MHz 或更高频率的信号,应当优先选用的同轴电缆连接器是:

正确答案:A(A.N 型连接器)

【MC1-0688】关于 M 型同轴电缆连接器,以下说法正确的是:

正确答案:A(A.这种连接器广泛应用于 HF 和 VHF 通信系统)

【MC1-0692】甲、乙业余电台相距 10 千米,分别使用 1/2 波长水平和垂直偶极天线进行 UHF 通联。现 双方都改用 1/2 波长垂直偶极天线,则改变前后的通信效果有什么不同?

正确答案:A(A.通信效果变好)

【MC1-0701】假设接收和发射天线均使用半波长偶极天线,则在地面台站间的近距离通联中,接收和 发射天线的最佳极化方式应当安排为:

正确答案:A(A.接收和发射天线均位于垂直于两台站连线的平面内,极化保持一致)

【MC1-0704】某卫星下行链路采用右旋圆极化天线,从北向南飞行,天线始终指向地球的南极。如果 地面上某业余电台采用圆极化天线自动跟踪该卫星,则该台所用天线的最佳极化方式应当为:

正确答案:A(A.卫星过顶前为右旋圆极化,过顶后为左旋圆极化)

【MC1-0708】两位业余爱好者使用半波长垂直偶极天线相互通联,双方所收信号的强度均为 S4。现双 方发射功率不变,都改用增益为 8.15dBi 的八木天线(最大辐射方向和极化均不变)再次联 络,则双方信号的强度变为:【提示:收信机信号强度指示 S1 至 S9 每档增加 6dB】

正确答案:A(A.S6)

【MC1-0720】天线振子的端点效应、信号的相移等因素影响电磁波沿振子传播的速度。修整天线时, 我们应考虑振子的实际长度会因此略短于计算值。这就是所谓的“缩短系数”。其经验值为:

正确答案:A(A.0.95)

【MC1-0721】制作工作频率为 f(单位:兆赫)的半波长偶极天线。每边振子的长度(单位:米)约为:

正确答案:A(A.71.3/f)

【MC1-0728】在天线和馈线之间常会接入一个俗称“巴伦(BALUN)”的部件。“巴伦”的由来是:

正确答案:A(A.平衡与不平衡两个英文字头的组合)

【MC1-0729】在天线和馈线之间常会接入一个俗称“巴伦(BALUN)”的部件。它的主要功能是:

正确答案:A(A.在平衡电路和不平衡电路之间传递射频能量,阻断两者之间的任何寄生耦合)

【MC1-0731】南北走向的水平极化偶极天线,中点馈电,通过特性阻抗为 50 欧的电缆连接到输入/输 出阻抗为 50 欧的收发信机,通信对象在东西方向。选择天线长度的原则是:

正确答案:A(A.当振子两臂各为四分之一波长时,通信效果是最好的)

【MC1-0739】自己架设 HF 偶极天线时,如果因空间限制而无法将振子展开到在工作频率下自然谐振所 需的长度,则可将电感线圈串入振子某处或干脆将整个振子都做成线圈以制成某种“加感天 线”并通过调整电感量来获取所需谐振频率。关于这种天线,以下描述正确的是:

正确答案:A(A.通过迭代修整线圈的电感量及其串入振子的位置,我们肯定可以获得与某个全尺寸天线 等效的谐振频率和馈电点阻抗。但是,这种加感天线的辐射效率比全尺寸天线低)

【MC1-0744】什么是八木天线?

正确答案:A(A.一种通过反射器和引向器来增强方向性的半波长偶极天线)

【MC1-0745】八木天线是在普通偶极天线(主振子)的基础上通过添加引向器和反射器而制成的一种 定向天线。目视确定全尺寸八木天线发射方向的方法是:

正确答案:A(A.比主振子短者为引向器,比主振子长者为反射器,引向器朝向最大辐射方向)

【MC1-0746】八木天线的“前后比”是如何定义的?

正确答案:A(A.主瓣辐射功率与反向辐射功率之比)

【MC1-0755】关于天线调谐器(俗称“天调”)可以改善通联效果的说法,以下描述正确的是:

正确答案:A(A.天调可以补偿失配天线系统的参数,使发射机输出规定的射频功率)

【MC2-0651】关于天线的增益,以下说法正确的是:

正确答案:AB(A.待测天线最大辐射方向上的辐射功率密度与基准天线对应值的比值;B.与参考天线相比,被测天线在某个方向上使信号增强的程度)

【MC2-0672】小强用长度不短于 1/4 波长的 50 欧馈线连接收发信机和天线。发信时,他发现 SWR 表 的指示为 3:1。该值意味着:

正确答案:AB(A.馈线中任意位置上的最大峰值电压与最小峰值电压之比为 3:1;B.馈线中任意位置上的最大峰值电流与最小峰值电流之比为 3:1)

【MC2-0680】在为业余电台选购用作天线馈线的同轴电缆时应关注什么电气参数?

正确答案:AB(A.特性阻抗;B.指定频率下每百米的传输损耗)

【MC2-0681】我们都知道要为业余电台选配损耗较低的馈线。但是,馈线的损耗会导致什么问题?

正确答案:AB(A.发信功率降低;B.收信信噪比下降)

【MC2-0689】关于垂直天线,以下说法正确的是:

正确答案:AB(A.该天线发射垂直极化波,电场与地面垂直;B.垂直天线是全向天线,其 H 面方向图是全向的)

【MC3-0670】业余无线电爱好者讨论天线系统时常会提及术语 “驻波比(SWR)”。其含义为:

正确答案:ABC(A.连接到传输线终端的负载阻抗与传输线自身的特性阻抗相匹配的程度;B.负载与传输线完美匹配时,传输线之中没有驻波,因此驻波比为 1:1;C.如果负载与传输线不匹配,传向负载的部分能量会沿传输线返回始端)

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《跟着题库认识业余无线电》系列文章第三篇:拨开术语迷雾,读懂电波世界的“底层逻辑”
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本文解析业余无线电备考核心术语,精准区分“辐射”与“发射”概念,明确“有害干扰”的法律红线;重申其非盈利的技术探索本质,并科普“发射类别”与“无线电测定”等标准术语。旨在帮助爱好者避开考题陷阱,提升专业素养,成为懂规矩、知敬畏的合格“火腿”。

跟着题库认识业余无线电-频率管理的“三部曲”与实际应用
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本文解析了业余无线电频率管理的“三部曲”:宏观“划分”确定频带业务性质,中观“分配”将频率批给特定部门或区域,微观“指配”批准具体电台使用。三者层层递进。此外,文章强调频段共用的主次原则,明确业余业务作为次要业务时不得干扰主要业务并需主动避让,呼吁爱好者遵守法规,维护电波秩序。