MC2-0660-关于大多数手持电台随附的“橡胶天线”,以下说法正确的是

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【题目编号】MC2-0660

【题目】关于大多数手持电台随附的“橡胶天线”,以下说法正确的是:

【答案】AB(多选题)

[A]就电台的一般持握方式而言,电波的垂直极化分量要强一些

[B]相对于全尺寸天线,“橡胶天线”的发射与接收增益都低一些

[C]如果橡胶护套内的天线是螺旋加感的,则电波是旋转极化的

[D]如果橡胶护套某处开裂,则振子会迅速解体,天线随即报废

考点速览

题目问手持电台随机附带的"橡胶天线"哪两项说法正确。它考的是电小天线(electrically small antenna)的基本特性:尺寸远小于波长时靠什么实现谐振、效率为什么低、极化和人体影响如何,以及两个常见的想当然——螺旋结构是不是就辐射圆极化、护套破了天线是不是就废了。

手持机天线学名叫螺旋橡胶天线,外形是一根裹着橡胶的软鞭,内部是绕成弹簧状的金属导体。它的全部特点,都源于"短"这一个字。

电小天线:为什么手持机天线要加感

天线要有效辐射,尺寸通常得与波长可比。超短波频段的两米波段,四分之一波长约五十厘米;七十厘米波段,四分之一波长约十七厘米。手持机的天线往往只有十几厘米长,在七十厘米波段勉强够用,在两米波段就远短于四分之一波长。

短于谐振长度,天线呈现电容性,电流分布也偏离理想状态,辐射能力很差。解决办法是加感:把导体绕成螺旋,用线圈的电感抵消天线的电容性,使它在远短于四分之一波长的物理长度上达到谐振。这就是"橡胶天线"内部的弹簧状结构,它承担的是电感加载(inductive loading)的功能,而不是装饰或纯机械缓冲。

加感的代价有两笔。一是线圈本身的欧姆损耗,电流要绕着细导线转很多圈,电阻不可忽略;二是电小天线本身的辐射电阻很低,往往只有几欧甚至零点几欧,而损耗电阻却相对可观。天线的辐射效率等于辐射电阻除以辐射电阻与损耗电阻之和,辐射电阻低而损耗电阻不低,效率自然上不去。同时,高电感加载的天线品质因数高、带宽窄,偏离谐振点后驻波迅速恶化。

效率与增益:收发是同一枚硬币

天线是无源互易器件,同一天线的方向图、效率与增益对发射和接收完全相同。效率低意味着发射时真正辐射出去的功率少,接收时从到达电波中截获并送进接收机的功率同样少。所以"收发增益都低"不是两个独立结论,而是同一条特性的两面。

这一点在实践中表现为:换成一根全尺寸的四分之一波长鞭天线或半波天线,无论发射距离还是接收弱信号的能力都会改善,两边同时改善,不存在"只影响发不影响收"的天线损耗。

逐项辨析

选项 A 说按一般持握方式电波的垂直极化分量要强一些,正确。业余爱好者使用手持机时通常竖直握持,天线随机身保持垂直姿态,辐射以垂直极化分量为主;这也是地面通信中垂直极化被普遍采用的原因,收发两端姿态一致,极化匹配良好。需要补一句限定:人体本身就是天线近场的一部分,手的握持位置、头部与天线的距离、身体的遮挡都会改变方向图与极化纯度,所以这是一个统计意义上的结论,不是精确值。

选项 B 说相对全尺寸天线它的发射与接收增益都低一些,正确。电小天线辐射电阻低、加感线圈有损耗,效率明显低于全尺寸天线;加上带宽窄,偏离谐振点时匹配变差,实际可用增益进一步下降。收与发受影响的方向与幅度一致,这由天线互易性决定。

选项 C 说护套内天线若是螺旋加感的则电波是旋转极化的,错误,这是把两类完全不同的"螺旋"混为一谈。圆极化或旋转极化需要两个正交的分量幅度相等、相位相差九十度,通常靠正交馈电结构实现,比如交叉偶极、四臂螺旋。橡胶天线内部的小直径短螺旋只是电感加载,工作在法向模或加载状态,辐射仍然近似线极化,以垂直分量为主。真正的轴向模螺旋天线确实能辐射圆极化,但那要求螺旋周长接近一个波长、圈数足够、沿轴向辐射,手持机天线离这个条件差得很远,名字里都有"螺旋"两字,物理机制却不同。

选项 D 说护套某处开裂则振子会迅速解体、天线随即报废,错误。护套的作用是机械保护、防水防潮与外观,内部振子通常是弹性螺旋弹簧或附着在柔性基材上的金属导体,有自己的结构强度,护套破了不会连带振子散架。实际影响走的是另一条路:水汽顺着破口渗入,改变天线周围的介电环境,使谐振频率漂移、损耗增加,表现为驻波变差、通信距离缩短;护套材料继续老化变脆,机械保护逐步失效。天线的性能是慢慢变坏的,而不是"随即报废"。看到这种"迅速解体""马上报废"的绝对化描述,基本可以判错。

易混淆点:加感线圈、陷波线圈与圆极化螺旋

三个都跟线圈有关,作用各不相同。加感线圈用来把过短的天线补偿到谐振。陷波线圈(loading coil 之外的 trap)用于多波段天线,让同一副振子在不同频段呈现不同电长度。圆极化螺旋则是靠几何结构在远场合成两个正交分量,与谐振补偿无关。判断的落脚点是问一句:这个线圈是在补电长度,还是在筛选频段,还是在制造相位差?

另外要区分"窄带"与"低效率"这两个后果。两者同源,都是电小天线高 Q 值的表现,但一个影响可用带宽,一个影响辐射功率,考试里常被拿来互相替换设错。

应试要点

橡胶天线三句话:短所以加感,加感所以低效,低效所以收发增益都低;竖直持握故以垂直极化为主。加感不等于圆极化,护套破损不等于天线报废。