【题目编号】MC1-0669
【题目】有两款 VHF 垂直全向天线作发射之用。甲天线增益为 2.9dBd,而乙天线的是 5.85dBi。它 们在远处某接收天线中产生的信号功率有什么不同?
【答案】A
[A]来自乙天线的信号比甲天线的强 0.8dB
[B]来自乙天线的信号比甲天线的强 2.95dB
[C]来自甲天线的信号比乙天线的强 2.95dB
[D]来自乙天线的信号比甲天线的强 7.1dB
考点速览
题目给了两副 VHF 频段垂直全向天线的增益,一个用 dBd 标,一个用 dBi 标,问它们在同一远方接收点产生的信号功率差多少。答案是乙天线比甲天线强零点八分贝。考点是天线增益的两种基准以及分贝的加减法:基准不同不能直接相减,必须先统一。
两把尺子:各向同性点源与半波偶极子
天线增益表示天线把功率朝某个方向集中的能力,但"集中"要有比较对象,这个比较对象就是基准。
以各向同性辐射器(isotropic radiator)为基准的增益记作 dBi。各向同性辐射器是一个假想点源,向四面八方均匀辐射,现实里造不出来,但它数学上最干净,所以国际标准里定义绝对增益时都用它。
以半波长偶极子天线(half-wave dipole)为基准的增益记作 dBd。半波偶极子是最经典的实用天线,把它当基准,工程上讲"比偶极子强多少"更直观,车载天线、垂直天线的样本上常见这种标法。
两种基准的换算关系是固定的:半波偶极子自身的增益约为二点一五分贝(dBi),所以零 dBd 等于二点一五 dBi。把 dBd 换成 dBi 就加二点一五,把 dBi 换成 dBd 就减二点一五。记住这个数,这类题就只剩一步加减法。
把乙天线搬到甲的尺子上
甲天线标的是二点九 dBd,乙天线标的是五点八五 dBi。要比较,得让它们站在同一把尺子上。
把乙天线换算到 dBd:五点八五减去二点一五,得到三点七 dBd。现在两副天线都是 dBd,可以直接相减:三点七减去二点九,等于零点八。乙比甲高零点八分贝。
若换成功率倍数,零点八分贝对应大约一点二倍的功率,差别很小。题目问的正是这个强弱关系与差值,答零点八分贝就够了。
顺便说,从物理上讲,一副标称五点八五 dBi 的 VHF 垂直全向天线,增益折算成 dBd 是三点七,比半波偶极子高出一点五五分贝左右,属于常见的多段同轴串接加小地网这一类结构的正常水平。信号差出零点八分贝在实通联中几乎听不出来,但在考试里这是必须算准的数。
逐项辨析
选项 A 说来自乙天线的信号比甲天线的强零点八分贝。这正是统一基准后相减的结果,方向也对——五点八五 dBi 折成三点七 dBd,确实高于二点九 dBd。正确。
选项 B 说乙比甲强二点九五分贝。这个数来自五点八五减二点九,是把 dBi 和 dBd 两个不同基准的数值直接相减,相当于把两把尺子的零点当成同一个点。用各向同性点源做基准时,天线增益的零点在偶极子基准里是二点一五,差了这一点五分贝,结果自然不对。错误。
选项 C 说甲比乙强二点九五分贝。它同时犯了两个错:既跨基准直接相减,又把强弱方向弄反了。乙天线换算后仍高于甲天线,轮不到甲更强。错误。
选项 D 说乙比甲强七点一分贝。七点一这个数在本题数据里找不到出处,既不是两个增益之和,也不是任何一种换算结果。属于凭空给出的干扰项。错误。
易混淆点:分贝是比值,不是倍数
分贝(decibel)本质是对数比值,它没有单位,写"分贝"只是沿用习惯。增益从一副天线到另一副天线,分贝差等于十乘以以十为底的功率比的对数。三分贝对应功率两倍,十分贝对应十倍,零点八分贝对应约一点二倍。凡是把分贝数当成倍数来乘除的算法,都是错的。
另一个常出错的地方是"增益越高,远处信号一定越强"。这句话只在其他条件全同的前提下成立。同一副天线,架得高、周围遮挡少、馈线损耗小,效果可能比纸面增益高出一截的对手更好。增益解决的是方向集中度,不是总效率,更代替不了架设高度。
应试要点
口诀:先统一基准,再做加减。半波偶极子约二点一五 dBi,即零 dBd 等于二点一五 dBi;dBd 加二点一五得 dBi,dBi 减二点一五得 dBd。看到两个增益一个 dBd 一个 dBi 就直接相减的选项,先划掉;本题乙折算后三点七 dBd,比甲的二点九 dBd 强零点八分贝。