【题目编号】MC1-0654
【题目】以 dBd 为单位的天线增益是指:
【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
[B]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
[C]待测天线最大辐射方向上的辐射功率密度与 1/4 波长垂直天线对应值之比的 dB 值
[D]待测天线最大辐射方向及其(180°)反方向的辐射功率密度测量值之比的 dB 值
考点速览
题目问 dBd 这个单位指的是什么。答案是以半波偶极天线为参考,取待测天线最大辐射方向上的辐射功率密度与该参考值之比的 dB 值。考的是尾标字母的含义,以及增益定义里必须交代清楚的参考基准。
尾标 d 指的是半波偶极子
增益必须相对某个参考天线才有数值,dBd 里的 d 来自 dipole,也就是半波偶极天线(half-wave dipole)。它的含义是:在同一输入功率下,待测天线最大辐射方向上的辐射功率密度,除以该偶极天线在同一条件下的对应值,再取常用对数的十倍。
历史上,天线增益的基准一度相当混乱。早期厂商有的相对半波偶极子,有的相对四分之一波长垂直天线,有的相对自家某个型号,说明书上只写 dB 或者自造的尾标,用户根本没法比较。后来国际标准与工程惯例逐步收敛,通行下来只剩两种写法:相对理想点源天线的 dBi,和相对半波偶极天线的 dBd。前者是抽象基准,后者是实物基准——半波偶极子可以用两根金属管配合平衡转换器(balun)做出来,是实验室里真实存在的参照物。
正因为它能拿在手上,早期短波天线的测量大量以半波偶极子为基准,dBd 因此在垂直天线、八木天线一类短波天线的标称里格外常见。它与 dBi 的换算关系是固定的二点一五分贝差值。
定义里的三个限定
把定义拆开看,有三个限定不能漏。第一是“相同输入功率”,比较必须在同等激励条件下进行,否则高下不分;第二是“最大辐射方向”,增益总是取方向图上最高的那个方向,不指方向说增益没有意义;第三是“辐射功率密度之比”而不是场强之比,所以取的是十倍的常用对数,而不是二十倍。三个限定都满足,数值才可比。
逐项辨析
选项 A 说与半波长偶极天线对应值之比的 dB 值,正确。它准确落在 dBd 的定义上,参考物就是半波偶极子。
选项 B 说与理想点源天线对应值之比。那是 dBi 的定义。两项只差一个尾标字母,参考物却从实物换成了数学上的点,数值上也相差二点一五分贝,不能互换。
选项 C 说与四分之一波长垂直天线对应值之比。四分之一波长垂直天线的增益与地网质量、架设高度关系密切,同一副天线在不同条件下测出的值可以差出好几个分贝,拿它当通用基准既不标准也不稳定;个别厂商的历史做法不等于通行基准,dBd 里的 d 指的不是它。
选项 D 说最大辐射方向与反方向功率密度测量值之比。这是前后比(front-to-back ratio),度量天线对后向来的干扰和噪声的抑制能力,是方向图的另一个特征量,与增益的定义完全不同。
别把尾标当成厂家的风格差异
有人以为 dBi 与 dBd 只是标注习惯不同,数字随便看。实际上两者是严格换算的两把尺子,同一副天线用 dBi 记比用 dBd 记大二点一五。比较两种天线时先把单位统一,都化成 dBi 或者都化成 dBd 再比。另外,增益定义里的“辐射功率密度之比”要求在相同输入功率、相同距离下测量,实测用替代法或三天线法完成,这些是计量层面的细节;考试只要求认清定义和基准。
在短波天线的实际标称里,dBd 出现的频率相当高。垂直天线、倒 V 天线、八木天线这些以偶极子为基本单元的型式,本来就与半波偶极子有直接的血缘关系,用偶极子当参照既方便又贴近直觉。到了超短波和微波频段,产品标称几乎一律用 dBi,因为那个频段的比较对象常常是全向参考,国际上做覆盖与干扰计算也要求统一到全向基准上。跨频段比较天线时,先看尾标再比数字,是最省事的防错习惯。
应试要点
d 等于 dipole,等于半波偶极天线。看到 dBd 就想“拿半波偶极子当尺子”,看到 dBi 就想“拿理想点源当尺子”,两把尺子差二点一五分贝。凡是相对四分之一波长垂直天线、相对反方向、相对自家型号的比值,都不是这两个标准单位。