【题目编号】MC1-1120
【题目】如果一副天线的阻抗为 450 欧,我们要用怎样匝数比的变压器才能将之变换为 50 欧?
【答案】A
[A]3 比 1
[B]9 比 1
[C]450 比 1
[D]50 比 1
考点速览
这是一道纯计算题,考点是阻抗变换比与匝数比之间的平方关系。它在业余无线电里的对应场景极其具体:一副折合振子天线馈电点阻抗大致在几百欧量级,收发信机输出口是五十欧,中间必须插一个阻抗变换器才能把驻波比压下来。算错匝数比,匹配就失败,信号送不出去、功率反射回来,功放还可能受损。所以这道题不是纸面练习,是架台当天就要用到的账。
从阻抗比倒推匝数比
变压器阻抗变换的定量关系是
Z₁ / Z₂ = (N₁ / N₂)²
其中 Z₁、Z₂ 为两侧所接阻抗,单位欧姆;N₁、N₂ 为对应侧的匝数。把本题数据代入:天线侧 450 欧,电台侧 50 欧,阻抗比
450 / 50 = 9
于是匝数比的平方等于九,匝数比等于九的正平方根,也就是三。所以要找的是一台匝数比为三比一的变压器:匝数多的那一侧接四百五十欧的天线,匝数少的那一侧接五十欧的电台。
匝数比三比一,意味着两侧电压比也是三比一,电流比是一比三。可以顺手做一次功率核对来验证:设电台侧电压为 U,负载 50 欧,则功率为 U²/50;天线侧电压变成 3U,负载 450 欧,功率为 (3U)²/450 = 9U²/450 = U²/50,两侧相等,说明换算自洽。这种守恒校验在考场上只需要十几秒,却能挡住方向搞反的错误。
实际绕制时,三比一的匝数比常取三匝比一匝,在磁环上用三根线并绕或双绞线绕三匝,再把绕组按需要串联组合,就得到 1:9 阻抗变换器。它在天线系统里更常见的名字是 1:9 巴伦,用于长线天线、端馈天线一类高阻抗馈电点的匹配。
逐项辨析
选项 A 正确。三比一正是对四百五十欧与五十欧之比九开平方的结果,方向是匝数多的一侧接高阻抗负载。
选项 B 错误,而且错得很有代表性。九比一是把阻抗比九直接当成了匝数比,漏掉了平方这件事。若真按九比一绕制,阻抗变换比会是八十一倍,把四百五十欧变换成五点五欧左右,与五十欧的电台严重失配,驻波比会很高。这一项是本科目最经典的干扰项型态,只要记得「阻抗按平方走」,就能立刻排除。
选项 C 错误。四百五十比一是把天线的阻抗数值直接读成匝数比,混淆了「欧姆」与「匝」,量纲上都不成立。
选项 D 错误。五十比一同样是把阻抗数值当匝数比,并且方向也反了。它隐含的逻辑是「目标阻抗是多少就用多少匝」,这种把欧姆数当匝数的做法在量纲上说不通。
最容易漏掉的那个平方
第一处混淆是阻抗比与匝数比的幂次。可以记成一句:匝数比是「一次方量」,决定电压与电流;阻抗比是「二次方量」,等于匝数比的平方。反向使用时,从阻抗比求匝数比要开平方,从匝数比求阻抗比要平方。第二处混淆是变换方向。三比一既可以升阻抗也可以降阻抗,关键看哪一侧接源、哪一侧接负载;本天线是四百五十欧,属于高阻,应当接匝数多的那一侧。第三处是巴伦与传输线变压器的关系:匝数比决定阻抗变换比,但宽带性能靠的是传输线绕法,二者不是一回事,后者在别的题目里会专门考。
应试要点
算式只有一行:匝数比等于阻抗比的平方根,即 n = √(Z₁ / Z₂)。本题 √(450/50) = √9 = 3。遇到这类题先算阻抗比,再开平方,最后确认高低阻分别接哪一侧。凡是给出的比例数值等于阻抗比本身(本题的九比一),基本可以判定为漏开平方的错误选项。