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MC1-0699-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。现乙台改用左旋圆极化天线,则改变前后的通信效果有什么不同?

MC1-0699 讲甲台用左旋圆极化、乙台用半波长水平偶极天线对指通联,乙台改用左旋圆极化天线后通信效果变好。线极化波可分成两个等幅反向的圆极化分量,圆极化天线只取一个,固定损失约 3 分贝;改为同旋圆极化后匹配良好,损耗接近于零。文章还说明卫星通信偏爱圆极化以及旋转式线极化的思路。

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【题目编号】MC1-0699

【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。现乙台改用左旋圆极化天线,则改变前后的通信效果有什么不同?

【答案】A

[A]通信效果变好

[B]通信效果变差

[C]通信效果不变

[D]通信效果的变化不确定

考点速览

甲台用左旋圆极化天线,乙台用半波长水平偶极天线,相距十千米在特高频段对指通联。现在乙台换成左旋圆极化天线,效果怎么变。答案是变好。这道题只动一端,考的是圆极化与线极化之间那笔固定损耗。

线极化与圆极化之间的 3 分贝

线极化波可以分解为两个幅度相等、旋向相反的圆极化分量。圆极化天线只接收与自己旋向一致的那一个分量,另一个分量的功率被丢掉了。丢一半就是 3 分贝,并且与线极化天线的摆放角度无关:水平、垂直、斜四十五度,损耗都一样是约 3 分贝。这是圆极化收线极化波、以及线极化收圆极化波时共同的固定代价。

改成同旋圆极化之后

乙台改用左旋圆极化天线,与甲台旋向相同。同旋圆极化之间极化匹配,理论损耗为零,实际天线轴比不完美时会留下一两分贝的残差,但相比原来的 3 分贝是净赚。链路预算里这 3 分贝意味着接收功率翻倍。要注意 S 表一档是 6 分贝,3 分贝不足以走满一格,读数上可能看不出变化,但对方听感上的改善是真实的,弱信号条件下 3 分贝常常决定能否抄收。

三分贝等于功率减半或者翻倍,取决于方向。在 S 表上它只是半格,因为一档六分贝,但半格并不代表无关紧要。接收机的灵敏度余量常常只有几分贝,话音压在噪声边上时,三分贝往往决定能不能抄收。把线配圆的三分贝损失换成同旋圆极化的几乎零损失,是实实在在的改善。实际圆极化天线达不到理想轴比,同旋之间会有一两分贝残差,那么净改善约为两分贝上下,数字不大,方向是确定的。

逐项辨析

选项 A 的「变好」与「3 分贝变 0」的判断一致,是正确项。

选项 B 的「变差」方向反了。理论上存在轴比极差导致圆极化退化的情形,但那属于设备缺陷,不是本题的模型;按题目条件判断,同旋圆极化优于线配圆。

选项 C 的「不变」忽略了圆极化与线极化之间那笔固定损耗,也忽略了同旋圆极化之间的匹配关系。

选项 D 的「不确定」没有依据:极化组合从线配圆改成圆配圆同旋,改动方向明确。

卫星通信为什么偏爱圆极化

卫星姿态在变,星上天线若是线极化,地面收到的极化方向就跟着转,地球站用线极化得不断调整。两端都用圆极化、旋向一定,链路就稳定了。代价是线极化设备接入时要付 3 分贝,不过稳定比峰值更重要。业余卫星通联里还有一种做法,用机械或开关方式让地面线极化天线的方向跟随来波旋转,同样能拿到最好的匹配,但成本和复杂度高得多。反过来说,如果两端极化都稳定可控,线极化在峰值上更省功率。

圆极化可以用螺旋天线直接实现,也可以用交叉振子、交叉八木加上九十度移相网络合成,还有在口径上加极化转换板的做法。业余卫星通联里常见的手持八木加九十度相位线,就是后一种思路的简化版。衡量纯度的指标是轴比,轴比越接近一,圆极化越纯净,交叉极化鉴别度越高,同旋匹配时的残差也越小。

判断旋向还有个笨办法:拿一副线极化天线试收。若比原圆极化天线弱约三分贝,说明旋向本来就对;若强出一大截,说明原来的旋向选反了,交叉极化把信号压掉了。

应试要点

记三个数:同旋圆极化之间损耗接近于零,线极化之间由夹角决定损耗,线配圆固定 3 分贝。题目里一端从线极化改成与另一端同旋的圆极化,就是把那 3 分贝赚回来,效果变好。

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