【题目编号】MC1-0701
【题目】假设接收和发射天线均使用半波长偶极天线,则在地面台站间的近距离通联中,接收和 发射天线的最佳极化方式应当安排为:
【答案】A
[A]接收和发射天线均位于垂直于两台站连线的平面内,极化保持一致
[B]接收和发射天线均位于垂直于两台站连线的平面内,极化彼此正交
[C]接收和发射天线的极化应当平行于两台站之间的连线
[D]发射天线垂直极化,接收天线的极化应当平行于两台站之间的连线
考点速览
两副半波长偶极天线,地面台站之间近距离通联,怎么摆最好。答案是两副天线都位于垂直于两台站连线的平面内,并且极化保持一致。这题把偶极天线的方向图和极化匹配两条规则合在一起考,缺一条都选不对。
偶极天线的方向图与极化匹配
半波偶极天线的方向图像一个轮胎:在垂直于振子轴线的平面内辐射最强,沿振子轴线方向辐射为零。所谓天线位于垂直于连线的平面内,就是让振子轴线垂直于两台连线,这样振子的最大辐射方向正好指向对方。反过来把振子轴线摆在连线方向上,天线把能量朝两侧辐射,正对对方的方向恰是零点,通信根本建立不起来。
极化匹配是第二条硬规则。两副偶极天线同为线极化,只有振子方向一致时电场矢量才对得上,损耗最小;一副振子水平、另一副垂直,两者极化正交,理论上收不到,实践中也能差出二十几分贝以上。所以「极化保持一致」这几个字是选项里的要害。
近距离地面通联还得看地波
题目限定近距离,实际传播方式与远距离不同。地面波和低仰角的地面反射对垂直极化更友好,因为垂直极化电场与地面垂直,地面阻抗带来的损耗相对小;水平极化贴地传播时衰减更快。中短波近距离通信和移动通信偏爱垂直极化天线,原因就在这里。本题给定两副天线极化必须一致,至于一致地选垂直还是水平,属于工程权衡:垂直极化在近地传播中通常占优,水平极化在远距离电离层反射时噪声更低。
题目限定近距离地面台站之间,这三个字不能丢。远距离短波通信靠电离层反射,电波在电离层与地面之间来回反射,极化面会缓慢转动,接收端线极化天线的朝向作用被削弱,有时还会出现周期性衰减。近距离以地波和低仰角直射为主,路径简单,极化保持得住,把两副天线调到同一个极化方向才有实际意义。
逐项辨析
选项 A 同时满足两条规则:振子位于垂直于连线的平面内,极化一致,是正确项。
选项 B 的摆位没错,但两副天线极化彼此正交,属于交叉极化,损耗极大。
选项 C 把极化安排在连线方向,等于让偶极天线的辐射零点指向对方,方向图这一关就过不去。
选项 D 一端是垂直极化、另一端极化平行于连线,既没有极化匹配,接收端摆位又落在零点方向,两处都错。
架设时的现实约束
实际架设中,垂直于连线这个条件意味着天线要能转动,或者在架设前就按固定的通信对象定好朝向。八木这类定向天线的增益与对准程度直接相关,偏几度就掉电平。天线高度、周围地形和建筑物都会改变方向图与极化,纸面上的最佳摆位需要现场微调。极化在传播途中也可能因反射、绕射而部分旋转,所以两副天线极化一致是稳健的做法,它保证在最主要的直射与近地反射分量上不丢分。
水平偶极天线架得低时,直射波与地面反射波在接收点叠加,路径差带来相位差,仰角较高的方向可能被抵消,最大辐射被压向低仰角。垂直偶极天线受地面影响的方式不同,近地面方向的辐射更平顺。天线高度、地面电导率、周围建筑都会改变方向图与极化,纸面上的最佳摆位要在现场用驻波表和场强表复核。
应试要点
偶极天线两句判据:振子垂直于连线,极化两端一致。看到「平行于连线」就想到零点,看到「彼此正交」就想到交叉极化,两个错法排除掉即可。