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MC1-0732-短波水平偶极类天线(含八木天线等)的发射仰角主要由下列因素决定

【题目编号】MC1-0732 【题目】短波水平偶极类天线(含八木天线等)的发射仰角主要由下列因素决定: 【答案】A [A]由天线的辐射和大地的反射叠加而成。天线距地面的高度与波长的比值影响仰角

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【题目编号】MC1-0732

【题目】短波水平偶极类天线(含八木天线等)的发射仰角主要由下列因素决定:

【答案】A

[A]由天线的辐射和大地的反射叠加而成。天线距地面的高度与波长的比值影响仰角

[B]由天线振子导体所指的方向决定

[C]由八木天线主梁所指的方向决定

[D]由天线振子的长度所决定

考点速览

本题考短波水平偶极类天线(含八木天线)发射仰角(takeoff angle)的决定因素。核心结论:发射仰角由天线的直接辐射与地面反射叠加形成,天线离地高度与波长的比值(h/λ)决定主瓣仰角;振子方向、主梁方向决定的是方位,振子长度决定谐振,都不决定仰角。

原理与依据

水平偶极天线架在地面上方,地面是导电反射面。地面对天线的作用可用"镜像天线"(image antenna)描述:大地如同一面镜子,在地下对称位置形成一个镜像振子。对水平偶极,镜像电流与原振子反相;对垂直天线,镜像电流与原振子同相。这个相位差决定了垂直面方向图的形状,也埋下了后续"水平贴地阻抗降、垂直贴地阻抗增"的伏笔。

直接辐射与镜像辐射在空中叠加,不同仰角处两条路径的相位差不同,形成一个个垂直方向的波瓣,最低那个波瓣的仰角就是通常说的发射仰角。波瓣数量与仰角由 h/λ 决定:h/λ 越大,波瓣越多,最低波瓣仰角越低;h/λ 越小,波瓣越少,主瓣越高。常用近似公式:第一波瓣仰角 θ≈arcsin(λ/(4h))。

波瓣数量也能从 h/λ 大致估出来:架高每增加二分之一个波长,垂直方向图就多出一对波瓣。例如 h=λ/2 时只有一瓣朝上,h=λ 时分裂成两瓣,最低一瓣仰角更低。做 DX 用的是最低那个瓣,其余高仰角的瓣对远距离几乎没用,反而把能量分走一部分。

举例:h=λ/4 时 θ≈arcsin(1)=90°,辐射近乎垂直向上,这正是近垂直入射天波(NVIS)的低架形态;h=λ/2 时 θ≈arcsin(1/2)=30°;h=λ 时 θ≈arcsin(1/4)≈14.5°。高度翻倍,仰角明显压下来,一跳覆盖更远。这就是"架得越高、打得越远"的物理根源。

振子导体方向、八木主梁方向决定的是水平方位角,即"朝东还是朝西打",与垂直面的仰角是两个正交维度。振子长度决定谐振频率与带宽,同样不影响仰角。八木天线的引向器、反射器会改变增益与前后比,但仰角仍由架高与波长之比主导。

逐项辨析

选项 A 正确:发射仰角由直接辐射与地面反射叠加而成,天线高度与波长的比值影响仰角,表述完整准确。

选项 B(振子导体方向)、选项 C(主梁方向)错在把方位当成了仰角。方向决定朝向哪个方位,仰角决定贴着地平线还是朝天顶,二者不可混为一谈。

选项 D(振子长度)错。长度决定谐振与带宽,仰角由架高与波长之比决定,与振子自身多长无关(前提是都在同一频率谐振)。

易混淆点

"方位角(azimuth)"与"仰角(elevation)"是两个独立角度:方位角在水平面里转、由天线朝向决定;仰角在垂直面里抬、由架高 h/λ 决定。做远距离通信时既要转对方向,也要架对高度压仰角,两者缺一不可,但决定因素完全不同,不能张冠李戴。另一个易混是"水平天线镜像反相、垂直天线镜像同相",这决定了两种天线贴地时的阻抗走向正好相反。

应试要点

仰角由 h/λ 决定,公式 θ≈arcsin(λ/(4h)):架得越高、仰角越低、波瓣越多。方向(振子/主梁朝向)管方位,长度管谐振。记三个点:h=λ/4 约 90°、h=λ/2 约 30°、h=λ 约 14.5°。

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