【题目编号】MC1-0734
【题目】架设短波天线时,应大致按照如下原则规划天线的架设高度:
【答案】A
[A]远距离通信选择较高的高度,近距离通信选择较低的高度
[B]远距离通信选择较低的高度,近距离通信选择较高的高度
[C]近处有建筑物时选择较低的高度,近处开阔时选择较高的高度
[D]较低频率通信选择较高的高度,较高频率通信选择较低的高度
考点速览
这道题把发射仰角的需求翻译成天线架设高度,属于短波天线实务里的基础判断。原则只有一条:远距离通信选较高的架设高度,近距离通信选较低的高度。依据是架高与波长的比值决定辐射仰角,仰角又决定电波第一次落地时离台站多远;这里的高与低都是相对波长而言的。
仰角由架高与波长之比决定
水平天线架在地面之上,天线本体与它的地面镜像构成一个二元阵,远场方向图是两者叠加的结果。合成方向图里含一个由架高 h、仰角 θ 组成的正弦项,最低波瓣的仰角满足一个简单关系:仰角的正弦等于波长除以四倍架高。写成中文算式就是——最低波瓣仰角等于反正弦(波长除以四倍架高)。
这条关系给出几个好记的节点。架高等于四分之一波长时,算出来的正弦值等于一,仰角为九十度,天线几乎只朝正上方辐射,这是近垂直入射天波(NVIS,near vertical incidence skywave)常用的架高区间。架高等于二分之一波长时,最低波瓣仰角约三十度,已经能打中距离。架高等于一个波长时,最低波瓣压到约十五度,是跨洲通信想要的低仰角。架高继续增加,波瓣数目增多、最低仰角更低,但方向图也开始分裂成多个波瓣,能量被摊薄。
反过来,架高低于四分之一波长时,最大辐射方向就在天顶附近,水平方向几乎没有能量,这就是贴地水平天线只能做近距离通信的原因。
仰角与覆盖距离的对应是传播层面的另一环:低仰角电波掠着地面出去,射入电离层的入射角大,折射回来落点远;高仰角电波近乎垂直射入,几乎原路返回,覆盖几十到几百公里。要远就压低仰角,要近就抬高仰角,这是选高度的出发点。
同一根杆,在不同波段是两副天线
说"架得高"还是"架得低",比较的对象是波长而不是米数。这一点用一根七米高的杆就能说明白。
工作在七兆赫时,波长约四十三米,七米与波长之比约零点一七。这个比值低于四分之一,天线主瓣指向天顶,仰角接近九十度,是典型的近距离覆盖形态。换到十四兆赫,波长约二十一米,同一个高度对应的比值升到零点三三,最低波瓣仰角约四十九度,能兼顾几百到近两千公里。再换到二十八兆赫,波长约十米七,比值达到零点六五,最低波瓣落到二十几度,已经具备跨洲通信的低仰角条件。
同一根杆、同一副振子,波段一换,天线性格完全变了。这也解释了短波波段的一些常见现象:低波段要压低仰角打远距离非常吃力,因为一个波长动辄四十多米,实际很难架到那个高度,于是低波段更多承担区域与近距离通信,或靠高仰角做夜间近距覆盖;高波段波长短,几米到十几米的高杆就能做到一个波长上下,天然容易获得低仰角,所以远距离通信常往高波段找。
规划高度时,先把通信距离定下来,再按目标仰角反推需要的"架高与波长之比",最后按具体工作频率折算成米数。场地条件、拉线角度、振子下垂、周边障碍都要兼顾,但它们是在这条主线确定之后的修正项。
逐项辨析
选项 A 正确。把"远"与较大的架设高度、"近"与较小的架设高度这样配对,与仰角随架高与波长之比变化的规律一致,也是天线手册里的基本建议。
选项 B 错误。它把远近与高低整个对调。架低意味着仰角高、落点近,架高意味着仰角低、覆盖远,方向搞反就完全不成立。
选项 C 错误。它把"近处有没有建筑物"当成规划高度的依据。障碍物影响的是净空与遮挡,属于场地层面的修正,不是按通信距离定高度的根本原则;"近处有建筑物就把天线架低"更与减少遮挡的常识相悖。
选项 D 错误。它把工作频率与架设高度直接绑定。决定高度需求的是要通多远,不是频率高低。真实情形恰恰相反:高波段波长短,同样高度对应的"架高与波长之比"更大,更容易得到低仰角,也就更常被架高去打远距离。
易混淆点:高度是米数还是波长比
最常犯的错误是只看米数。一副十米高的天线在七兆赫对应的比值约零点二三,主瓣直指天顶;在二十八兆赫对应约零点九三,最低波瓣只有十几度,是标准的远距离天线。同样十米,一个近一个远,差别全在波长上。讨论架高时,稳妥的说法是给出"多少个波长",换算成米数只是方便施工。
应试要点
记一句话:远距离架高、近距离架低。判断高低的尺子是架高与波长之比——四分之一波长对应天顶辐射,二分之一波长约三十度,一个波长约十五度。看到把远近关系说反的选项,直接排除。