【题目编号】MC1-0674
【题目】用同轴电缆连接天线时,为什么驻波比趋于 1:1 为好?
【答案】A
[A]降低电缆的损耗,使射频能量更有效地传输
[B]防止屏蔽层的外层辐射能量,导致射频干扰(RFI)
[C]延长天线的使用寿命
[D]延长发信机的使用寿命
考点速览
这道题问的是"为什么大家都希望驻波比接近一"这件事本身的目的。答案落在一句话上:降低电缆损耗,让射频能量尽可能送到天线上去。四个选项分别指向损耗、屏蔽层辐射、天线寿命、发信机寿命,只有第一项讲的是能量传输效率,也就是馈线系统存在的意义。驻波比(standing wave ratio,SWR)是衡量馈线与天线匹配程度的指标,它本身不产生也不消耗能量,但它标出的失配程度直接决定了有多少功率被反射回来、在路上白跑几趟。
反射是怎么变成白烧的功率的
发射机输出功率沿电缆送到天线。天线阻抗与电缆特性阻抗不一致时,一部分功率被反射,形成反射波往回走。反射系数(reflection coefficient)的模由这两个阻抗共同决定,反射功率与入射功率之比等于反射系数模的平方。
天线端反射回来的功率不会凭空消失。它沿电缆反向传播,回到发信机端再次被反射(除非发信机输出阻抗恰好等于电缆特性阻抗),于是这段功率在电缆里来回振荡,每走一趟都要按电缆的衰减被吃掉一部分。这部分额外损失通常叫失配附加损耗。匹配良好时没有反射波,能量一次走完,损耗最小。
顺便记住几个常用换算:驻波比一比一对应反射系数为零、反射功率为零;驻波比二比一对应反射系数约三分之一,反射功率约为入射功率的百分之十一;驻波比三比一对应反射系数零点五,反射功率约百分之二十五。这几个数在考试与实际操作里都常用。
失配附加损耗有多大
先建立一个量感。若电缆很短、本身损耗可以忽略,失配造成的功率损失就等于被反射的那部分。以驻波比二比一为例,约百分之十一的功率被反射,天线拿到的功率约为发射功率的百分之八十九,折算下来损失约零点五分贝,听起来不大。但这段被反射的功率还要在长电缆上往返,若电缆本身衰减为三分贝,往返就会再吃掉相当一部分,实际到达天线的功率进一步缩水。电缆越长、频率越高、驻波比越大,这项损失越显著。所以短波低段使用长馈线时,把驻波调好收益最明显。
还有一层现实考虑:现代固态发信机普遍带保护电路,检测到严重失配就自动降低输出功率。驻波比高时机器不是坏掉,而是自己把功率收回去,通联效果更差。这也从另一个方向说明匹配为什么重要。
逐项辨析
选项 A 正确。驻波比趋近一比一意味着天线阻抗与馈线特性阻抗接近相等,反射系数接近零,入射功率几乎全部被天线吸收,电缆里只有单向往前的行波,损耗最小、有效辐射功率最大。
选项 B 把原因归到防止屏蔽层外层辐射能量、造成射频干扰。同轴电缆屏蔽层外表面的电流属于共模电流问题,它和馈线是否平衡、天线是否对称、有没有加扼流巴伦(choke balun)有关,同轴电缆内部的驻波并不是它的成因。驻波比高低不能决定屏蔽层外皮是否辐射,这个因果关系不成立。
选项 C 说延长天线使用寿命。驻波比反映的是电学匹配,与天线的机械结构、材料老化没有直接关系。天线寿命取决于材料、防腐处理、风载与固定工艺。
选项 D 说延长发信机使用寿命。匹配良好确实能减轻末级功放的电压电流应力,所以对发信机有好处是匹配的附带效果。但本题问的是用同轴电缆连接天线时为什么希望驻波比趋于一比一,指向的是馈线传输效率这条主线。把目的说成延长发信机寿命,是把次要好处当成了首要目的,不符合题意。
易混淆点:驻波比高不等于一定烧机器
许多新手把高驻波比直接等同于烧功放,这个印象需要修正。驻波比升高首先表现为有效辐射功率下降,天线拿到的那一份变少;固态发信机的保护电路会自动降功率,机器通常不会立刻损坏。真正危险的组合是高驻波比加上老式电子管功放、长时间大功率发射,以及失配点在馈线上形成的过高电压击穿绝缘。判断危害程度要同时看驻波比数值、发射功率、电缆耐压与设备保护能力,不能只看一个数字。
应试要点
看清题干问的是目的而不是手段。驻波比趋近一比一,反射系数趋近零,电缆里只有单向往前的行波,损耗最小、天线拿到最多功率。记住二比一约百分之十一、三比一约百分之二十五这两个反射功率数量级。屏蔽层外皮辐射是共模电流的事,与驻波没有直接因果;天线寿命和馈线匹配无关。