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MC1-0665-谐振的垂直接地天线的振子长度最短也要 1/4 波长。如果架设天线时因条件受限而不得 不将振子缩短,那么在振子之中串入电感可以补偿失去的感抗,使天线谐振在所需频率上。 为了提高发射效率,应在振子的什么位置串入电感需根据架设条件择优确定。下图给出三种 加感方案。假设振子(灰色部分)均等长,则 A、B、C 三种方案按发射效率可排列为

MC1-0665 考加感线圈位置对垂直接地天线发射效率的影响:线圈损耗与流过电流的平方成正比,而缩短振子电流自根部向顶端递减,故顶部加感损耗最小、效率最高,中部次之,底部最差。正确排序为顶部、中部、底部加感。

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【题目编号】MC1-0665

【题目】谐振的垂直接地天线的振子长度最短也要 1/4 波长。如果架设天线时因条件受限而不得不将振子缩短,那么在振子之中串入电感可以补偿失去的感抗,使天线谐振在所需频率上。为了提高发射效率,应在振子的什么位置串入电感需根据架设条件择优确定。下图给出三种加感方案。假设振子(灰色部分)均等长,则 A、B、C 三种方案按发射效率可排列为:

MC1-0665 题图:垂直接地天线的三种加感位置(A 底部、B 中部、C 顶部)

【答案】A

[A]C-顶部加感,B-中部加感,A-底部加感

[B]A-底部加感,B-中部加感,C-顶部加感

[C]A-底部加感,C-顶部加感,B-中部加感

[D]B-中部加感,A-底部加感,C-顶部加感

考点速览

题干描述了一副需要缩短的垂直接地天线,问加感线圈串在底部、中部、顶部三种方案里,发射效率该怎么排。答案是 C 顶部加感、B 中部加感、A 底部加感。考点是加感位置如何影响振子上的电流分布,以及线圈损耗与电流大小之间的关系。

缩短振子上的电流长什么样

一副四分之一波长的垂直接地天线,根部电流最大、顶端电流为零,从下往上近似按正弦规律递减。这是它辐射能力的来源:辐射靠的是振子上的电流,电流大的地方辐射强,电流小的地方贡献弱。

长度不够、需要加感时,线圈不能凭空制造辐射,它只是把失去的感抗补回来,让缩短后的振子仍然在目标频率谐振。问题在于线圈自身有电阻,会消耗功率,而消耗的功率等于流过线圈的电流的平方乘以线圈电阻。同一个线圈放在哪里,它的电阻不变;但振子上不同位置的电流本来就不一样,所以放的位置直接决定损耗大小,也就直接决定发射效率。

电流最大的地方,损耗也最大

底部加感(方案 A):线圈就在馈电点附近,这里恰好是振子电流最大的位置。线圈要承受全振子最大的电流,损耗按电流平方算,最吃亏。更麻烦的是,线圈以上那段振子的电流被"压"住了——底部的电感改变了整个电流分布的起点,上半段的电流比同长度不带加感的振子还小,辐射进一步打折。两头不讨好,效率最低。

中部加感(方案 B):线圈上移到振子中段,那里的电流已经比根部小了一截,线圈损耗下降;同时线圈以上的振子仍能维持一段较合理的电流分布。效率居三种方案之中。

顶部加感(方案 C):线圈位于振子顶端附近,而顶端的电流本来接近零,线圈几乎不承受电流,损耗降到最小;整根振子从头到尾保持着较饱满的电流分布,有效辐射段最长。效率最高。

在振子等长的前提下,三种方案的效率从高到低排下来就是:顶部加感、中部加感、底部加感。这正是选项 A 给出的顺序。

逐项辨析

选项 A 排成"顶部加感、中部加感、底部加感"。这与电流分布的分析完全吻合:线圈越往电流小的地方挪,损耗越小,辐射段保留得越完整,效率越高。正确。

选项 B 排成"底部加感、中部加感、顶部加感",整体顺序倒了过来。它相当于认为线圈放在电流最大的地方效率最高。若按加感越靠近馈电点越省事的施工直觉去想,确实容易落到这一项,但那忽略了一个事实:线圈的损耗是实打实的功率损失,不因为它位置显眼或者安装方便就变小。错误。

选项 C 排成"底部加感、顶部加感、中部加感"。它把顶部加感排到了中部加感之后。按电流分布,顶部附近的电流小于中部,损耗自然更小,顶部加感不该输给中部加感。这一项承认了顶部加感不差,却在内部次序上弄错了。错误。

选项 D 排成"中部加感、底部加感、顶部加感"。它既把效率最高的顶部加感放到末位,又把最低效的底部加感提到中部之前,两处颠倒,与电流分布规律相悖。错误。

易混淆点:加感的目的是谐振,不是提高效率

加感线圈解决的是缩短后不谐振这个问题,它让天线能在目标频率上工作,但它本身只带来损耗,不带来增益。把加感当成提升效率的手段,是方向性误解。真要提效率,靠的是降低线圈的等效串联电阻(用粗线、镀银、高 Q 值骨架),减少需要补偿的电抗量,以及把线圈放在电流小的地方。

还有一点常被忽视:顶部加感在工程上最难实现。振子顶端多了一坨线圈,风载大、防水难、对支撑结构要求高,还容易因为线圈自身的分布电容让实际谐振点偏移。实际产品里的中部加感移动天线、车载天线之所以常见,是效率与机械可行性折中的结果,不是因为它效率最高。考试只问效率排序,实务上还得看能不能架得住、撑得久。

应试要点

一句话:线圈跟着电流走,越靠顶端越省。加感线圈的损耗与流过它的电流平方成正比,而缩短振子上的电流从根部向顶端递减,所以顶部加感效率最高、中部次之、底部最差。看到把底部加感排在最前的选项,直接划掉。

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