MC1-0304-地面业余电台进行业余卫星通信时,接收到的卫星信号频率的多普勒频移规律是
【题目编号】MC1-0304
【题目】地面业余电台进行业余卫星通信时,接收到的卫星信号频率的多普勒频移规律是:
【答案】A
[A]卫星飞来时频率偏高,飞离时频率偏低,越远频偏越大,过顶时频偏最小
[B]卫星飞来时频率偏低,飞离时频率偏高,越远频偏越大,过顶时频偏最小
[C]卫星飞来时频率偏高,飞离时频率偏低,越远频偏越小,过顶时频偏最大
[D]卫星飞来时频率偏低,飞离时频率偏高,越远频偏越小,过顶时频偏最大
考点速览
这题考多普勒频移随卫星位置的变化规律,是上一题多普勒定义的直接应用。地面电台收到的卫星信号,在卫星飞来时频率偏高、飞离时频率偏低;频偏大小与卫星相对地面的径向速度成正比。因此卫星在低仰角、离得远时频偏最大,过顶瞬间径向速度为零、频偏最小。把"方向"和"大小"两条规律记牢,这道题就能稳稳拿分。
径向速度才是关键
多普勒频移的大小取决于卫星与地面电台之间"沿视线方向"的相对速度,也就是径向速度,而不是卫星整体的轨道速度。卫星相对地面的运动可以分解成径向和切向两个分量,只有径向分量才直接影响接收频率。卫星刚从地平线升起或快要落下时,它几乎是"朝向你冲过来"或"离你而去",运动方向与视线方向夹角小,径向速度分量大,频偏最大;越接近正上方也就是过顶时,运动方向与视线几乎垂直,径向速度趋近于零,频偏随之趋近于零。理解了这个几何关系,整道题的规律就有了物理依据,也就能一眼看出哪些选项把方向或大小写反了。
一次完整过顶的频偏曲线
把一次过顶从头到尾排下来,能看得更清楚。卫星从远处飞来、仰角逐渐升高,接收频率一直偏高,而且离得越远偏高越多;到过顶那一刻,径向速度过零,频率回到接近发射频率、频偏最小;卫星过顶后开始远离,接收频率转为偏低,且越飞越远偏低越多。所以"频率偏高还是偏低"看的是飞来还是飞离,"频偏大还是小"看的是离得多远。地面电台跟踪卫星时,往往要在整个过顶过程中不断微调接收频率,才能始终"咬住"信号,这种校正通常由具备多普勒跟踪能力的软件自动完成。
上行与下行都要面对
需要说明的是,多普勒频移不止影响接收,上行同样受影响。地面电台发射的上行信号,卫星接收时也会因相对运动产生频偏;而卫星转发下来的下行信号,地面接收时又叠加一次频偏。实际通信中收发频率都要做多普勒校正,只是本题问的是"接收到的卫星信号"的频移规律,答案落到下行接收这一侧。无论上行还是下行,频偏随位置变化的规律是一致的:飞来偏高、飞离偏低、越远越大、过顶最小。
逐项辨析
选项 A 是正解,飞来偏高、飞离偏低、越远频偏越大、过顶最小,四个要点全对。
选项 B 把偏高偏低的方向写反了,飞来写成偏低、飞离写成偏高,方向性错误。
选项 C 方向对,但把"越远频偏越小、过顶频偏最大"写反了,与径向速度随位置的变化规律矛盾。
选项 D 方向错、大小也错,属于把规律整体颠倒的干扰项。
易混淆点
"轨道速度大"不等于"频偏大"。卫星过顶时轨道速度并不变,但径向速度为零,所以频偏反而最小。这是最容易踩的坑:不要用"离得近信号强"去类比"离得近频偏大",频偏看的是径向相对速度,不是距离、也不是信号强度。信号强度随距离变化的规律和频偏随位置变化的规律完全是两套账,前者讲幅度,后者讲频率,混在一起就会把题目做反。
应试要点
口诀:"飞来高、飞离低,越远偏得越狠,过顶最老实。"抓住"径向速度"这一个量,方向和大小的规律就全对了。