【题目编号】MC1-0664
【题目】关于天线的加载,以下描述正确的是
【答案】A
[A]为天线振子串联电感线圈,延长振子的电气长度
[B]为车载天线增添弹簧减震器
[C]为柔性不足的天线基座增加螺旋式延长器
[D]为八木天线的拉纤加接弹性张力器
考点速览
题目问"天线的加载"指的是什么。答案是为天线振子串联电感线圈、延长振子的电气长度。这道题的难点不在计算,而在名词:日常语境里加载可以指加装、加载荷,天线工程里的加载(loading)却是一个有明确电气含义的专业词。
加载改的是电气长度
一副天线要谐振,振子的物理长度得跟工作波长对上,比如四分之一波长垂直天线、半波长偶极天线。场地受限时振子常常做不够长,长度缩短后天线呈现电容性电抗,在工作频率上不谐振,驻波比升高、有效辐射功率下降。
加载就是在这样缩水的振子上接入电抗元件,把缺掉的那部分补回来。串入电感线圈是最常见的做法:线圈提供的感抗抵消缩短带来的容抗,让天线重新谐振在目标频率上。从电气角度看,这等同于把振子变长了——物理长度没变,电气长度变长了,所以叫电气延长。这就是选项 A 的准确含义。
加载的实现形式不止串联电感。给振子顶端加一段水平导线做顶帽(capacitance hat)、把振子绕成螺旋(helical winding)、在振子中段并入电容,都是加载的手段。车载短天线、手持机天线、缩短型偶极天线几乎都靠加载工作。它们共同的特征是:接入的是电抗元件,改变的是振子上的电流与电压分布,目的是让缩短的天线回到谐振状态。
加载要付什么代价
天下没有免费的电气延长。线圈有电阻,会消耗射频功率;加载让振子上的电流重新分布,通常会使辐射电阻下降、品质因数升高,工作带宽变窄。一副靠加感工作的八十米波段缩短天线,效率可能只有全尺寸天线的几分之一甚至更低,带宽也可能窄到几十千赫。这是空间与效率之间必须做的交换,用不用加载、在哪里加载,都是工程权衡的结果。
逐项辨析
选项 A 说为天线振子串联电感线圈,延长振子的电气长度。这句话把加载的手段(串电感)、目的(补感抗)和效果(电气长度变长)三件事一次说全,与天线工程里加载的定义一致。正确。
选项 B 说为车载天线增添弹簧减震器。弹簧是用来吸收车辆颠簸、保护天线基座和安装面的机械零件,它不接入天线的电气回路,不改变振子上的电抗分布,更谈不上延长电气长度。把加载理解成加装东西,就会落到这一项上。错误。
选项 C 说为柔性不足的天线基座增加螺旋式延长器。这里的螺旋二字最容易骗人,因为螺旋绕制确实是一种加载形式。但题干说的是给基座加延长器以增加柔性,那是让天线能弯、不折断的机械改造,不是让振子电气变长。同样是螺旋,一个改电气、一个改机械,判据是看它是否改变了振子上的电抗。错误。
选项 D 说为八木天线的拉纤加接弹性张力器。拉纤和张力器是支撑结构件,作用是绷紧桁架、抗风、防止振子下垂,属于机械工程范畴。八木天线的加载若要做,也是在振子或反射器、引向器上串接元件,跟拉纤无关。错误。
易混淆点:电气长度与物理长度
物理长度用尺子量,电气长度用波长量。一根物理上只有两米多的缩短天线,加上底部或中部的加感线圈,电气上可能相当于四分之一波长甚至更长。所有跟天线谐振、辐射图形有关的计算,用的都是电气长度。
还要把加载跟匹配分开。加载动的是天线振子本身,让它谐振;匹配动的是天线与馈线之间的阻抗变换网络,把天线端口阻抗变换到五十欧姆。一副天线可以在不加载的前提下靠天调匹配到很低的驻波比,但天线本身仍然不谐振,效率不会因为天调而提高。这也是驻波比好看不等于天线好的根源。
应试要点
抓住一个动作:加载等于给振子接电抗元件补电气长度,串电感最常见。凡是描述机械部件的选项——减震弹簧、基座延长器、拉纤张力器——统统不是加载。加载改变电气长度、不改物理长度这句记牢,这类题就不会错。