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MC2-0896-有时,160/80 米波段业余无线电测向机所用的带屏蔽环形天线会被类似于中波收音机的磁棒天线所替代。这是因为

MC2-0896 考 160/80 米测向机用磁棒天线替代屏蔽环形天线的原因,答案为 AB:磁棒线圈中置时方向图呈对称 8 字形、特性同环形天线且更小巧;非屏蔽磁棒有电容感应、会影响方向性。磁棒饱和是失真,绝不等于 AGC 或衰减器。

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【题目编号】MC2-0896

【题目】有时,160/80 米波段业余无线电测向机所用的带屏蔽环形天线会被类似于中波收音机的磁棒天线所替代。这是因为:

【答案】AB(多选题)

[A]如将磁棒上的线圈中置,则天线的接收特性与环形天线相似。并且,设备还会更小巧

[B]接近发射机时,非屏蔽磁棒天线的电容感应会影响方向性,选手需熟练应对这种情况

[C]接近发射机时,变强的信号使磁棒饱和,这相当于实现了自动增益控制(AGC)功能

[D]接近发射机时,变强的信号使磁棒饱和,这相当于添加了衰减器,便于选手测定方位

考点速览

本题考 160/80 米波段业余无线电测向机(ARDF)为什么用磁棒天线替代带屏蔽的环形天线。160 米波段对应 1.8 MHz、80 米波段对应 3.5 MHz,波长都在百米量级,纯空气芯环形天线的直径很难做小,测向选手手持奔跑时体积和重量都是实打实的负担。磁棒天线用高磁导率的铁氧体磁棒把空间磁场"收拢"进一根小棒子,是小型化的替代方案。本题答案是选项 A、B,考点落在磁棒天线与环形天线的方向图共性,以及去掉屏蔽之后的副作用上。

环形天线凭什么测向

先要弄清楚测向天线靠什么判方向。小型环形天线(loop antenna)主要响应电磁波里的磁场分量。当环形平面与来波方向成不同角度时,穿过环面的磁通量随之变化,感应出的电压也跟着变化。它的方向图是一个"8"字形(figure-of-eight):在某个方位上响应最强,而在与之垂直的方位上响应几乎为零,形成两个尖锐的零点(null)。测向机正是利用零点来定向的,因为零点附近信号随角度变化最陡,转角一点点,信号就从无到有地跳起来,方向判读比"找最大值"精确得多。

磁棒天线本质上也是一副"缩小了的环"。铁氧体(ferrite)的相对磁导率高达几百到上千,磁力线倾向于集中在这根磁棒里通过,线圈虽然只绕了很小一圈,却能感应到相当于大好几倍空气芯环面面积的磁通量。中波收音机里那根小磁棒能收到几百公里外的电台,靠的就是这个原理。磁棒天线的方向图同样接近"8"字形,零点落在磁棒轴向上,因此它天然具备测向能力。

线圈中置为什么关键

磁棒上线圈的绕制位置直接影响方向图质量。把线圈绕在磁棒正中间(中置),磁棒左右两半结构对称,方向图保持对称的"8"字形,与标准环形天线特性一致;整机也因此可以做得小巧,便于手持。这正是选项 A 成立的依据——磁棒天线既能代替环形天线干活,又能把设备体积做小。

线圈一旦偏离中心,磁棒两端磁阻不对称,方向图会跟着偏斜,零点也可能变得不干净。所以"中置"不是可选项,而是保证方向图对称、零点尖锐的前提条件。

去掉屏蔽的代价

带屏蔽的环形天线,其"屏蔽"指的是静电屏蔽(electrostatic shield):一圈导电层上留一条缝,挡住电场分量、只放磁场进来,保证天线只对磁场响应,方向图干净、零点尖锐。磁棒天线为了小巧,通常省去这道屏蔽,于是电场分量会通过电容耦合(电容感应)直接"漏"进线圈,混入信号。电场耦合进来的分量不随磁通方向变化,会抬高零点的"底",让零点变浅、漂移,方向判读变模糊。离发射机越近,场强越强,这种电容感应的干扰越明显。选项 B 说的就是这一点:选手必须靠熟练操作来应对,例如微调天线姿态、结合多个方位的零点交叉判读。这是使用非屏蔽磁棒天线必须接受的代价。

逐项辨析

选项 A 正确:磁棒线圈中置后,接收特性与环形天线相似,且设备更小巧,对应"替代"带来的两大好处。

选项 B 正确:接近发射机时非屏蔽磁棒天线的电容感应会影响方向性,选手需熟练应对,对应"替代"付出的代价。

选项 C 错误:它说信号变强使磁棒饱和、相当于自动增益控制(AGC)。铁氧体饱和是强场下磁导率下降、进入非线性区,产生的是失真和信号畸变,绝不会等价于 AGC。AGC 是接收机电路里根据输入信号强度自动调节增益的负反馈机制,两者完全不在一个层面。

选项 D 错误:把磁棒饱和说成"相当于添加了衰减器"。衰减器是线性损耗器件,作用是均匀压低信号幅度;而饱和是非线性失真,会生成谐波、交调,只会恶化信号,不可能帮助选手"测定方位"。

易混淆点

这一题最容易搅在一起的是三个词:磁饱和、AGC、衰减器。磁饱和是磁性材料的物理现象,AGC 是电路的控制功能,衰减器是插进去的损耗器件。选项 C、D 的共同错误,是把"饱和"这种非线性失真美化成"自动增益"或"衰减"这类有用的线性行为。判据一句话:铁氧体饱和只会带来失真,永远不可能实现干净的控制或衰减。

另一个易混点:中波收音机的磁棒天线与测向磁棒天线外形相同,但用途不同。收音机只看信号强度、不看方向,磁棒线圈位置不讲究;测向机要靠零点判向,线圈必须中置、方向图必须对称。看到"磁棒天线"不能想当然,得看它装在什么机器里。

应试要点

记住三点:磁棒线圈"中置"才像环形天线(对称"8"字形加小巧);非屏蔽磁棒有"电容感应"副作用,离台越近越明显,要靠选手手艺应对;凡说"磁棒饱和等于 AGC 或衰减器"的选项一律判错。

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