【题目编号】MC1-0816
【题目】我国《无线电频率划分规定》指出,122.25-123GHz 业余频段用于业余业务,但是不包括卫星业余业务。这是因为:
【答案】A
[A]60、120、183GHz 左右存在大气吸收频带,电波衰减大,不适合地面至空间的卫星业余通信
[B]120GHz 附近频段的宇宙射线特别强烈,干扰卫星通信,包括卫星间的各种业务
[C]业余无线电爱好者尚无力制作工作于 120GHz 及以上频段的设备
[D]120GHz 这类频段的天线太大,不适合业余性质的卫星通信研究
考点速览
本题考我国《无线电频率划分规定》中 122.25~123GHz 这个业余频段的一个特殊安排:它划给了业余业务,但不包括卫星业余业务,问原因。这是一道把频率划分和大气传播物理结合起来的题,核心是理解某些频段因大气吸收过强,根本不适合穿越整层大气的星地通信。
原理与依据
地球大气对电磁波的吸收不是均匀的。氧分子和水汽分子会在特定频率上强烈吸收电波,形成一个个吸收峰。最典型的三处:60GHz 附近是氧分子的强吸收带,118.75GHz 附近还有一条较窄的氧吸收线,183GHz 附近则是水汽分子的强吸收带。题目里说的 60、120、183GHz 左右存在大气吸收频带,指的就是这一组由氧和水汽造成的吸收峰。氧分子的吸收来自它自身的磁偶极跃迁,水汽分子则靠分子的转动跃迁,两者分别在微波和毫米波频段啃掉一大块频谱。
122.25~123GHz 这个频段紧挨着 120GHz 左右的吸收带,电波在大气里传播时被氧分子吸收得厉害,衰减随距离迅速累积。地面台站之间的短距离通信,路径短、损耗还承受得起,所以还能作为地面业余业务使用。但卫星业余业务不一样:信号要从地面台站穿透几十到几百公里的整层大气到达卫星,再穿透回来,全程都泡在吸收带里,累计衰减大到无法维持可靠链路。因此频率划分把这块频段只划给地面业余业务、不划给卫星业余业务,是依据物理上星地链路穿不过吸收带这一事实做出的安排。
逐项辨析
选项 A 正确,原因正是 60、120、183GHz 左右存在大气吸收频带,电波衰减大,不适合地面到空间的卫星业余通信,机理、位置、后果三点都对。选项 B 错误,把原因归为 120GHz 附近宇宙射线特别强烈干扰卫星通信——宇宙射线是来自太空的高能粒子,它对无线电频率划分和星地微波链路的约束远不如大气吸收直接,属于张冠李戴。选项 C 错误,把原因归为业余爱好者无力制作 120GHz 以上设备——频率划分依据的是频谱的物理可用性,不依据某类用户的当前制作能力;何况毫米波器件如今已有业余应用,这个理由站不住。选项 D 错误,把原因归为这个频段天线太大——方向完全反了:频率越高、波长越短,天线尺寸反而越小。120GHz 波长只有约 2.5 毫米,天线可以做得很小,绝不存在天线太大的问题。
易混淆点
两个关键区分。一是频率越高天线越大这个直觉在毫米波这里是错的:天线尺寸由波长决定,122.25GHz 的波长约 2.45mm,天线可以做到指甲盖大小,选项 D 恰好是利用这个错误直觉设的坑。二是大气吸收和雨衰虽然都随频率升高而加重,但机制不同:吸收带由氧和水汽的分子谐振造成,集中在特定频点附近;雨衰由雨滴对电波的散射和吸收造成,是宽带现象。
应试要点
记三个数字和一个结论:60GHz(氧)、120GHz 附近(氧)、183GHz(水汽)是大气强吸收带;靠近这些频点的波段,星地通信穿不透,所以只给地面业余业务、不给卫星业余业务。看到宇宙射线、无力制作、天线太大这类理由,一律排除。