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MC1-0697-甲、乙业余电台相距 10 千米,分别使用左旋圆极化和半波长水平偶极天线彼此对指进行 UHF 通联。现甲台改用右旋圆极化天线,则改变前后的通信效果有什么不同?

MC1-0697 考圆极化与线极化的配合规律。线极化波可分解为等幅的左右旋圆极化分量,线极化天线不含旋向信息,因此甲台无论用左旋还是右旋圆极化天线,与乙台水平偶极天线之间的极化损耗都恒为三分贝,通信效果不变。

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【题目编号】MC1-0697

【题目】甲、乙业余电台相距 10 千米,分别使用左旋圆极化和半波长水平偶极天线彼此对指进行 UHF 通联。现甲台改用右旋圆极化天线,则改变前后的通信效果有什么不同?

【答案】A

[A]通信效果不变

[B]通信效果变差

[C]通信效果变好

[D]通信效果的变化不确定

考点速览

两台相距十千米的 UHF 电台彼此对指,甲方原用左旋圆极化天线,乙方用半波长水平偶极天线。现在把甲台换成右旋圆极化天线,乙台不动,问通信效果如何变化。正确答案是通信效果不变,即选项 A。这道题看似与旋向必须一致的常识冲突,其实正好考住了另一条规律:只要链路的一端还是线极化天线,另一端圆极化的旋向是左是右都无所谓,极化损耗恒为三分贝。

许多考生在这里失手,是因为记住了圆极化收发必须同旋向这句正确的结论,却没分清它的适用范围。那句话只对两端都是圆极化成立。一旦有一端是线极化,线极化天线本身并不具备旋向选择性,它看待左旋波和右旋波的方式完全一样。

线极化波可以拆成两个反向旋转的圆极化波

理解这道题要从分解入手。任何一个线极化波,都可以严格分解为两个幅度相等、旋向相反的圆极化波之和:一个左旋、一个右旋,各自携带入射功率的一半。这个分解不是近似,而是数学上的恒等关系,正如同一个往复直线运动可以看成两个反向匀速圆周运动的叠加。

这个分解在工程上有直接用处。圆极化天线只对某一旋向的来波起作用,等价于一个旋向滤波器。用它去接收线极化波,等于把线极化波的两个旋向分量劈开,收下一个,丢掉另一个。丢掉的正好是功率的一半,换算成分贝就是三。

圆极化天线接收线极化波时只取走一半

功率减半对应三分贝。这个数字与换哪个旋向没有关系:左旋圆极化天线从线极化波中取走一半,右旋圆极化天线同样取走一半,取走的那一半只是旋向不同,功率数值一模一样。

把本题改动前后的状态摊开来看。改动前甲台左旋圆极化、乙台水平线极化,属圆极化对线极化,损耗三分贝。改动后甲台右旋圆极化、乙台仍是水平线极化,依旧是圆极化对线极化,损耗还是三分贝。收信功率没变,信噪比没变,可通距离和语音可懂度自然也没变。

逐项辨析

选项 A 判断通信效果不变,与上面的量化分析一致,是正确项。判据是一端线极化、一端圆极化,损耗被钉死在三分贝,圆极化旋向怎么改都不动它。

选项 B 说变差。它错在把旋向当成了圆极化与线极化之间也起作用的变量。旋向只在圆极化与圆极化配对时才决定匹配与否;对面是线极化天线,它没有旋向可言,也就无所谓反了。

选项 C 说变好。同样是给线极化天线安上了旋向偏好。既然改动前后损耗都是三分贝,就没有任何提升的空间。

选项 D 说变化不确定。题设条件完整——两端极化形式、距离、天线指向都写清了,地面 UHF 视距传播以直达波为主,结果由天线极化方式唯一确定,不存在看情况的余地。

旋向变化在线极化天线面前等于零

可以借一个更熟悉的类比收束。水平偶极天线对垂直极化波几乎不响应,但它对波是从左边来还是从右边来这类横向信息并不挑剔;旋向对线极化天线而言,正属于它感知不到的维度。线极化天线的极化单位矢量是一条有方向的线段,不含旋转方向的任何信息,因此与左旋、右旋圆极化的点积大小必然相等。

反过来也成立:线极化天线发射的波不含旋向信息,因此它与左旋圆极化天线、右旋圆极化天线之间的路径损耗相同。收发互易,这条规律在两个方向上一样好用。

应试要点

记一条判据:链路里只要有一端是线极化,圆极化的旋向就是无关变量,损耗固定三分贝。本题改动的是圆极化的旋向,另一端仍是水平偶极,所以答案落在不变。真正需要紧张的旋向问题,只发生在圆极化对圆极化的场合。

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