【题目编号】MC1-0846
【题目】业余无线电发射机的效率是指:
【答案】A
[A]输出到天线系统的信号功率与发射机所消耗的电源功率之比
[B]通信对象的接收天线得到的信号功率与发射机所消耗的电源功率之比
[C]通信对象的接收天线得到的信号功率与发射机输出到天线系统的信号功率之比
[D]输出到天线系统的有用信号功率与到达天线的包含杂散等无用信号的总功率之比
考点速览
这道题问发射机效率的定义。正确的说法只有一句:输出到天线系统的信号功率与发射机所消耗的电源功率之比。分子是送进馈线的射频有用功率,分母是设备从电源取走的功率。另外三个选项分别把接收端功率、传播路径损耗和杂散抑制拉进比值里,看着都像,其实都在讲别的层次的问题。
分子与分母各是什么
分子“输出到天线系统的信号功率”,指的是发射机输出端、馈线入口处的射频功率。它是有用信号在离开设备那一刻的功率,不含馈线损耗和天线辐射效率带来的后续损失,也不包含杂散等无用分量。设备说明书写“输出功率一百瓦”,指的就是这个位置的一百瓦。
分母“发射机所消耗的电源功率”,指的是整台设备从电源取走的功率,既包括末级功放消耗的,也包括激励级、频率合成器、控制电路、显示屏、风扇消耗的。分子除以分母,得到的就是电源能量转化为射频能量的比例。效率为零点五,意味着电源每给两瓦,只有一瓦从天线口出去,另一瓦变成了热。
按这个定义,效率必然小于一,而且是个无量纲的比值。换成百分数就是常说的百分比效率。
整机效率与末级效率不是一回事
分母里含着辅助电路的耗电,所以按整机算出的效率总比单独看末级功放要低。一台末级效率百分之五十的短波机,算上接收待机、控制电路和风扇的耗电,整机效率可能只有四成上下;大功率电台的风扇功耗不小,长时间发射时这项开销更明显。
反过来,讨论功放设计时说的效率,往往只算末级:末级射频输出功率除以末级直流输入功率。甲乙类短波功放常在百分之三十到百分之五十之间,恒包络的调频末级可以做到五六成。这两种口径混用时,数字对不上是正常的,必须先问清楚分母算到了哪一级。
逐项辨析
选项 A 正确。分子是输出到天线系统的信号功率,分母是发射机所消耗的电源功率,这个比值反映电源能量转成射频能量的能力,正是发射机效率的标准定义。
选项 B 错误。它把分子换成了通信对象接收天线得到的信号功率。这个功率要经过馈线损耗、自由空间传播损耗、路径上的吸收和衰落,得到的数值比发射功率小许多个数量级,两者相比反映的是整条链路的传输情况,不是发射机自身的能力。
选项 C 错误。分子是接收天线得到的功率,分母是发射机输出功率,两者之比描述的是电波从发射端传到接收端之后还剩多少,其中包含了传播路径损耗与两端天线增益的综合影响。收发距离一变,这个比值就变,与发射机的效率无关。
选项 D 错误。它说的是输出到天线系统的有用信号功率与到达天线的包含杂散在内的总功率之比。分子分母都在射频输出端,分母里多了杂散分量,这个比值衡量的是输出信号干不干净,属于杂散抑制或者频谱纯度的范畴。它也不涉及电源消耗,与效率是两回事。
三个容易混的比值
发射机效率的分子分母都停在设备边界上:进去的是电源功率,出来的是射频有用功率。链路层面的比值横跨收发两端,含传播损耗,数值极小,常用于估算通信距离和接收电平。杂散抑制的比值也在输出端,但比较的是有用分量与无用分量,衡量的是频谱质量。三个比值量纲相同或者相近,含义却分属设备、传播和频谱三个层面,读参数时先看分子分母分别取自哪个位置,就不会串。
应试要点
一句话记牢:效率的分子来自发射机输出口,分母来自电源入口,两端都在设备边界之内。凡是分子里出现接收天线、或者分母换成射频总功率的说法,都不是发射机效率。整机效率低于末级效率,因为辅助电路的耗电也算进了分母。