【题目编号】MC1-0739
【题目】自己架设 HF 偶极天线时,如果因空间限制而无法将振子展开到在工作频率下自然谐振所需的长度,则可将电感线圈串入振子某处或干脆将整个振子都做成线圈以制成某种“加感天线”并通过调整电感量来获取所需谐振频率。关于这种天线,以下描述正确的是:
【答案】A
[A]通过迭代修整线圈的电感量及其串入振子的位置,我们肯定可以获得与某个全尺寸天线等效的谐振频率和馈电点阻抗。但是,这种加感天线的辐射效率比全尺寸天线低
[B]无论是谐振频率、阻抗特性还是辐射效率,这种加感天线都不能媲美全尺寸天线
[C]只要设计得当,制作精心,调试得法,这种加感天线的效果与全尺寸天线一样好
[D]如果设计得当、制作精心、调试得法,这种加感天线的效果可以超越全尺寸天线
考点速览
本题考加感天线(loaded antenna,也叫缩短型偶极天线)的本质:振子不够长时串入电感线圈补偿,到底能不能追平全尺寸天线。答案是一句精确的分野:谐振频率和馈电点阻抗可以调到等效,但辐射效率补不回来,必然低于全尺寸天线。
原理与依据
半波长偶极天线的振子在谐振频率下呈纯阻性,馈电点阻抗约七十三欧姆,容易与馈线匹配。如果架设空间不够,把振子截短,它在原工作频率上就会显出容性电抗——因为缩短后的天线相对波长变短,电流路径不足,电气上相当于串了一个电容。此时在振子里串入一个电感线圈(加感线圈,loading coil),用电感的感抗去抵消这段容抗,就能让天线重新回到谐振状态,馈电点阻抗也回到接近全尺寸天线的数值。
所以谐振频率和馈电点阻抗这两项,通过反复调整线圈的电感量以及线圈在振子上的串入位置,是可以做到与全尺寸天线等效的。题干里说的迭代修整正是这个含义:电感量主要负责把频率调到谐振,串入位置负责调整振子上的电流分布和馈电点阻抗,两者配合,总能收敛到一个令人满意的点。这也是为什么很多缩短天线照样能调到驻波比很低、让发射机满功率工作。
但辐射效率(radiation efficiency)是补不回来的。效率等于辐射电阻除以辐射电阻与损耗电阻之和。缩短天线里,加感线圈的导线有欧姆损耗,线圈骨架有介质损耗,被截掉的那段振子本来能贡献的辐射电流也没有了,结果是损耗电阻占比上升、辐射电阻占比下降,效率自然低于全尺寸天线。频率越低、缩短比例越大,这个效率损失越明显。
逐项辨析
选项 A 正确:既承认谐振频率和馈电点阻抗可以调到等效,又点明辐射效率低于全尺寸天线,两方面都对,是准确的表述。
选项 B 错误:说谐振频率、阻抗特性、辐射效率都不能媲美全尺寸天线,把频率和阻抗也一并否定了。频率和阻抗靠调电感量就能补上,只有效率补不上。
选项 C 错误:说只要设计得当、制作精心、调试得法,效果就能和全尺寸天线一样好,忽略了效率这一硬伤,过于乐观。
选项 D 错误:说效果可以超越全尺寸天线,方向就反了。加感只会引入额外损耗,效率不可能比全尺寸天线更高。
易混淆点
谐振不等于高效。加感天线可以谐振得很好、驻波比压得很低,让发射机满功率输出,但输出功率里有一部分被线圈吃掉了,真正辐射出去的那块变小。新手容易盯着驻波表读数很漂亮就以为天线性能达标了,其实驻波比只反映匹配,不反映辐射效率。另一个混淆点是加感线圈的 Q 值:品质因数越高,线圈自身损耗越小,效率损失越小,所以缩短天线要尽量用粗线绕大直径线圈、少用磁芯,缩短的比例也不要太大。
应试要点
记住一对结论:加感天线能调到谐振、匹配好,但效率必降。匹配不等于效率,驻波好不等于辐射强。