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MC1-0730-一副两臂电气长度各为 1/4 波长的偶极天线,断开中点,通过巴伦馈电,测得谐振频率为 f,输入阻抗为 Z。如果总长不变,但是将断开的馈电点向一侧偏移 1/8 波长,则天线特性的最明显变化是

【题目编号】MC1-0730 【题目】一副两臂电气长度各为 1/4 波长的偶极天线,断开中点,通过巴伦馈电,测得谐振频率为 f,输入阻抗为 Z。如果总长不变,但是将断开的馈电点向一侧偏移 1/8 波长,则天线特性的最明显变化是: 【答案】A [A]阻抗 Z 显著变大,相比之下谐振频率 f 变化不大

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【题目编号】MC1-0730

【题目】一副两臂电气长度各为 1/4 波长的偶极天线,断开中点,通过巴伦馈电,测得谐振频率为 f,输入阻抗为 Z。如果总长不变,但是将断开的馈电点向一侧偏移 1/8 波长,则天线特性的最明显变化是:

【答案】A

[A]阻抗 Z 显著变大,相比之下谐振频率 f 变化不大

[B]阻抗 Z 显著变小,相比之下谐振频率 f 变化不大

[C]谐振频率 f 显著升高,相比之下阻抗 Z 变化不大

[D]谐振频率 f 显著下降,相比之下阻抗 Z 变化不大

考点速览

本题考半波偶极天线馈电点位置对输入阻抗与谐振频率的影响,属于天线馈电阻抗分布的核心考点。核心结论:总长不变时,把馈电点从中点向一侧偏移,输入阻抗显著上升,而谐振频率由总电气长度决定、基本不变。这是偏馈偶极天线(off-center fed dipole,OCFD)的物理基础。

原理与依据

半波偶极天线(half-wave dipole)每臂长四分之一波长,总长二分之一波长。谐振时,天线上的电流按余弦分布:中点电流最大、两端电流为零;电压分布相反,中点最低、两端最高。阻抗等于电压除以电流,因此中点"低电压、大电流",输入阻抗最低,自由空间约 73Ω;越靠近振子端部,电流越小、电压越高,阻抗越高。

把馈电点从中点向一侧偏移八分之一波长,两臂长度变成八分之一波长与八分之三波长,总长仍是二分之一波长。新馈电点距短臂端八分之一波长、距长臂端八分之三波长。用电流分布 I(z)=I0·cos(kz) 估算,该点电流约为最大值的 cos45°≈0.707 倍,按"电阻≈73Ω/cos²(kz)"近似,阻抗约 73÷0.5≈146Ω,翻了一倍多,显著变大。偏馈点越靠近端部阻抗越高,经典的三分之一偏馈点阻抗可达 200~300Ω。

谐振频率由天线的总电气长度决定。总长二分之一波长没变,谐振频率 f 就基本不变;偏馈只是改变了馈电点的阻抗接入位置,几乎不影响整副天线的谐振。实际制作中,偏馈后因端部效应、两臂不对称,谐振点会有微小偏移,但相对于阻抗的翻倍变化,"f 变化不大"是准确判断。

偏馈偶极正是利用"阻抗随馈点位置升高"这一特性,把馈电点放到阻抗合适的位置,再用 4:1 巴伦与 50Ω 同轴匹配,省去中间的复杂匹配网络。历史上经典的"温顿"(Windom)天线就是单根线偏馈的形式,如今这类天线还常被做成多波段天线,同一副振子在不同波段呈现不同阻抗,靠固定变比的巴伦折中匹配。

逐项辨析

选项 A 正确:阻抗显著变大、谐振频率变化不大,与电流/电压分布、总长不变两条依据吻合。

选项 B(阻抗显著变小)方向反了。偏馈是离开低阻抗的中点、靠近高阻抗的端部,阻抗只会变大,不会变小。

选项 C(谐振频率显著升高)、选项 D(谐振频率显著下降)把"谐振频率"与"馈电位置"错误挂钩。总长没变,谐振频率不会显著改变;偏馈影响的是阻抗接入点,不是谐振频率本身。

易混淆点

两个易混:一是"谐振频率"与"输入阻抗"谁是自变量——总电气长度决定谐振频率,馈电点位置决定输入阻抗,改长度动频率、改馈点动阻抗。二是偏馈点"往哪边偏"不影响结论,向左偏、向右偏阻抗都变大,因为都离开了中点这个电流最大、阻抗最低的位置。记住这两条,就能把"偏馈"与"改长度"两类题目分开。

应试要点

记两个数:中点阻抗约 73Ω(自由空间半波偶极),偏馈八分之一波长后约翻倍到 146Ω 量级。记一句:改长度动频率、改馈点动阻抗。OCFD 靠偏馈抬高阻抗,方便用 4:1 巴伦与 50Ω 馈线匹配。

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