【题目编号】MC1-0733
【题目】架设短波天线时,应大致按照如下原则选择天线的发射仰角:
【答案】A
[A]远距离通信选择低发射仰角,近距离通信选择高发射仰角
[B]近距离通信选择低发射仰角,远距离通信选择高发射仰角
[C]近处开阔时选择低发射仰角,近处有建筑物时选择高发射仰角
[D]较低频率通信选择低发射仰角,较高频率通信选择高发射仰角
考点速览
这道题考按通信距离选择发射仰角的原则,答案是把"远"配低仰角、把"近"配高仰角。发射仰角是电波离开天线时与地面的夹角,它决定电波射入电离层的角度,进而决定折射回地面时的落点距离。短波天线架设与传播预测里的许多判断,最终都要落到仰角这一个量上。
一跳跳多远,由仰角说话
短波能通几千公里,靠的是电离层把斜射上去的电波折射回地面。仰角越小,电波越贴近地平线射出,射入电离层时与法线的夹角越大,经过折射后返回地面的落点离发射台越远。白天的主要反射层是 F 层,高度约二百五十到四百公里,一次反射(一跳)的地面距离可以达到三千公里上下,跨越更远的距离就靠多跳接力,电波在地面与电离层之间反复折返。
仰角越大,电波越接近垂直向上,返回地面的落点就越靠近发射台。仰角接近九十度的极端情形,电波垂直上去、垂直下来,落点几乎就在天线脚下,这个区间正是近垂直入射天波(NVIS,near vertical incidence skywave)的工作方式。
从损耗角度看,两种路径各有代价。低仰角路径斜穿吸收层(白天主要是 D 层)的路径更长,吸收损耗更大,但一跳覆盖远;高仰角路径短、穿过吸收层薄,损耗小,却只覆盖近处。选择仰角本质是在覆盖距离与路径损耗之间按需要取舍。另外,一跳落点是陆地还是海洋、路径是否经过极区,都会影响损耗与可用频率,但仰角始终是决定跳多远的第一个变量。
NVIS:把电波垂直打上去
近距离通信要求高仰角,实际做法是让电波近乎垂直地射向电离层再落回附近,这套玩法叫近垂直入射天波。它最适合工作频率在十兆赫以下的低波段,尤其是三点五兆赫与七兆赫,原因是这些频率的临界频率在白天多数时段足以把近乎垂直入射的电波反射回来;频率再高,电波在高仰角下容易直接穿透电离层跑掉,一去不回。
NVIS 的覆盖半径通常是几十公里到三百公里。这段距离对低仰角天线来说恰是尴尬区:仰角压得低,第一跳的落点往往已经跳到几百甚至上千公里之外,中间留下一圈打不到的区域。用高仰角天线把这个圈填上,就补上了区域通信与应急通信最需要的那一层覆盖。山地与峡谷地形更能体现它的好处:电波近乎自上而下落下,不像低仰角路径那样容易被山体挡住。
实现高仰角靠的是降低天线架高。水平偶极天线架高低于四分之一波长时主瓣指向天顶,架到四分之一波长时最大辐射方向在天顶,架到二分之一波长时最低波瓣才降到约三十度。所以近距离通信要把天线架低,远距离通信要把天线架高,高度与仰角是一个连动的整体。
逐项辨析
选项 A 正确。把"远"与低仰角、"近"与高仰角这样配对,与一跳落点随仰角变化的规律完全一致,也与近垂直入射天波的适用场景对得上。
选项 B 错误。它把远近与高低整个说反。低仰角是打远的,高仰角是打近的;若按它说的做,远距离会打成本地,近距离的电波则飞到千里之外,两头落空。
选项 C 错误。它把"近处是否开阔、有没有建筑物"当成选仰角的依据。附近地形与建筑遮挡影响的是净空、天线高度与场地选择,属于规避障碍的次要考量,不是按通信距离选择仰角的根本原则。而且"近处开阔就选低仰角"与"近距离应当用高仰角"自相矛盾。
选项 D 错误。它把工作频率与仰角高低绑在一起。仰角由通信距离的需求与天线架高决定,与频率之间没有这种固定的对应关系。若非要找关联,方向也更多是相反的:低波段波长长,同样杆高下更难压出低仰角,反而更常被用在高仰角的近距离场景。
易混淆点:仰角、入射角与架高
三个量容易互相替代着说错。仰角是电波离开地面时与地面的夹角;入射角是电波到达电离层时与法线(垂直于层面的方向)的夹角。低仰角对应的正是大入射角,两者互为余角关系,说成"低仰角等于小入射角"就错了。
架高与仰角是手段与结果的关系。仰角不是天线本身的固定属性,它随架高与波长之比变化,也随频率变化:同一副天线在低波段是高仰角,在高波段可能就是低仰角。讨论仰角时把架高与波长一起考虑,才不会得出自相矛盾的结论。
应试要点
一句话:远低近高。远距离通信压低仰角,让电波掠地出去、一跳跨越更远;近距离与山区、应急覆盖抬高仰角,配合近垂直入射天波盖住几十到几百公里。看到把远近关系说反、或拿障碍物与频率当主要理由的选项,直接排除。