【题目编号】MC1-0721
【题目】制作工作频率为 f(单位:兆赫)的半波长偶极天线。每边振子的长度(单位:米)约为:
【答案】A
[A]71.3/f
[B]48.8/f
[C]142.6/f
[D]150/f
考点速览
这题是天线制作的直接计算:给定工作频率 f(单位兆赫),半波长偶极天线每一臂(每边振子)的长度是多少米。它把波长换算、半波结构、缩短系数三个知识点串成一条公式,是 B 类里少数需要动手算结果的题,也是架台前剪线的实际依据。
原理与依据
先算自由空间波长。电磁波在自由空间以光速传播,波长等于光速除以频率。光速约三亿米每秒,即三乘以十的八次方米每秒。当频率 f 用兆赫(MHz,一兆赫等于一百万赫兹,即十的六次方赫兹)作单位、波长用米作单位时,两者相乘恰好把三个数量级约掉,得到波长约等于三百除以 f 米。这就是射频里最常用的一条换算:波长米数等于三百除以频率兆赫数。
半波偶极天线总长是半个波长,即一百五十除以 f 米;因为偶极是中心馈电、左右对称的两臂,每一臂占四分之一波长,即七十五除以 f 米。但这是电气长度,实际剪线还要乘上缩短系数 0.95,所以每一臂的物理长度等于七十五除以 f 再乘以 0.95,得 71.25 除以 f,四舍五入记作 71.3/f 米。
公式里的 71.3 是 75 乘以 0.95 后的近似值,保留了小数点后一位,实际 71.25 与 71.3 只差千分之几,对短波天线而言远小于修剪误差,所以题面统一记作 71.3。正式架设时还会受离地高度、周围导体影响,谐振频率与驻波最低点仍需边测边微调,公式只是下料起点。
为了直观,可以代入几个常用频率验算:3.5 兆赫(80 米波段)每臂约 20.4 米、总长约 40.7 米,正是 80 米波段半波偶极约 40 米的样子;7.050 兆赫(40 米波段)每臂约 10.1 米、总长约 20.2 米;14.2 兆赫(20 米波段)每臂约 5.02 米;21.2 兆赫(15 米波段)每臂约 3.36 米;28.5 兆赫(10 米波段)每臂约 2.50 米;144 兆赫(2 米波段)每臂约 0.495 米。这些数字都符合对应波段半波偶极总长约等于波段名义长度一半的常识,说明公式可信。
逐项辨析
选项 A 的 71.3/f 正确,对应每臂四分之一波长再乘 0.95。
选项 B 的 48.8/f 错误,它其实是馈线(同轴电缆)里四分之一波长的长度:自由空间 75/f 乘上聚乙烯电缆速度因子 0.65 得到 48.75/f。对象是电缆不是天线振子,放这里答非所问。
选项 C 的 142.6/f 错误,它是半波偶极的总长度(两臂之和):150/f 乘 0.95 约 142.5/f。题目问的是每边振子,拿总长来冒充每臂,是典型的单位陷阱。
选项 D 的 150/f 错误,它是自由空间的半波长(半个波长、未乘缩短系数),既不是每臂长度,也没考虑缩短修正。
易混淆点
这题最大的坑是每臂与总长。半波偶极总长 142.6/f(约 143/f),每一臂 71.3/f,两者正好差一倍。读题一定要盯住是每边振子还是振子总长。另一个易混是 71.3/f 与 48.8/f:前者是天线振子臂(乘 0.95),后者是馈线四分之一波长(乘 0.65),两个数常在同一张试卷相邻出现,靠对象来区分。
应试要点
两个数刻进脑子:天线每臂 71.3/f 米,同轴电缆四分之一波长 48.8/f 米,半波偶极总长 142.6/f 米。看到题目要每边就选 71.3/f。这个公式只适用于自由空间里的普通粗细导线振子,若用粗铝管或离地很近,长度还需再略作调整。