【题目编号】MC1-0517
【题目】一部业余无线电台以 FM 方式发射时的射频输出功率为 10 瓦,电源效率约为 80%。若该台连续发话 10 秒钟,则此期间的平均发射功率:
【答案】A
[A]约为 10 瓦
[B]约为 12.5 瓦
[C]约为 8 瓦
[D]肯定高于 10 瓦
考点速览
这道题表面上是一道功率计算题,实则是考 FM 调制的「恒包络」特性。题干给出一部 FM 业余电台:射频输出十瓦、电源效率约百分之八十、连续发话十秒,问这段时间的平均发射功率。正确答案是「约为十瓦」。解题的关键在于认清:FM 的发射功率与话音内容无关,恒为峰值功率;而百分之八十是电源效率,影响的是从电源取用的直流功率,不是射频输出。
原理与依据
调频(frequency modulation,FM)通过改变载波瞬时频率来携带话音信息,载波的幅度保持不变。发射机输出的射频包络(envelope)是一个恒定幅度的正弦波,幅度不随话音大小起伏。因此 FM 发射机的射频输出功率在整个发射期间恒定,瞬时功率等于峰值功率,平均功率也等于峰值功率,都等于十瓦。这和调幅(AM)、单边带(SSB)形成鲜明对比:AM 的载波幅度随话音起伏,SSB 只在有话时才有输出且幅度随话音变,它们的平均功率都低于峰值功率(峰值包络功率,PEP)。
题目里的「电源效率约百分之八十」是干扰信息。电源效率定义为射频输出功率与从电源输入的直流功率之比。既然射频输出是十瓦、效率百分之八十,那么发射期间从电源取用的直流功率约十除以零点八,等于十二点五瓦。但这十二点五瓦是「输入功率」,属于电源侧的消耗,不是「发射功率」;题干问的是「平均发射功率」,指的是天线端发出的射频功率,二者不能混为一谈。多出的二点五瓦在功放管等环节变成了热量耗散掉。
「连续发话十秒」这个条件也不改变结论。FM 只要处于发射状态,输出功率就稳定在十瓦,发话一秒、十秒还是一百秒,平均功率都是十瓦。连续发射时间只影响总能量(功率乘以时间),不改变功率本身。
逐项辨析
选项 A 说「约为 10 瓦」,正确。FM 恒包络,平均发射功率等于射频输出功率十瓦。
选项 B 说「约为 12.5 瓦」,错误。十二点五瓦是十瓦除以零点八得到的直流输入功率,是电源侧的功率,把它当成发射功率属于偷换概念。
选项 C 说「约为 8 瓦」,错误。八瓦是十瓦乘以零点八,把效率当成了对发射功率的折扣。效率折扣应该作用在「输入到输出」的方向上(输入乘效率得输出),反过来用效率去削减输出,方向就错了。
选项 D 说「肯定高于 10 瓦」,错误。FM 的发射功率就是十瓦,既不会因调制升高,也没有任何机制让它超过十瓦。
易混淆点
这道题有两个典型陷阱。第一是「输入功率」与「输出功率」的混淆:效率只把输入和输出联系起来,题问发射(输出)功率,效率就该用来反推输入(十二点五瓦),而不是去改输出。第二是「平均功率」与「峰值功率」的关系:对 FM 这种恒包络信号,两者相等;对 SSB 这类变包络信号,平均功率才明显低于峰值。要判断某模式的平均与峰值是否相等,就看它的包络是否恒定——包络恒定则相等,包络起伏则不相等。
应试要点
FM 发射功率恒定,平均等于峰值等于额定射频输出。碰到给「电源效率」的 FM 题,先分清问的是发射(输出)功率还是电源输入功率:发射功率就是标称的十瓦,效率只用来算输入(除以效率)。别用效率去乘或除发射功率本身。