【题目编号】MC1-1273
【题目】为什么过长的同轴电缆或是 VSWR 过高的同轴电缆都为收信机增添噪声?
【答案】A
[A]电缆过长或 VSWR 过高均增加欧姆损耗,增添热噪声
[B]电缆过长易感生静电,产生 QRN
[C]VSWR 过高则电缆外皮带电,干扰周边设备引发噪声
[D]此命题不成立。VSWR 与损耗不相干
考点速览
这道题把两个表面无关的现象——电缆拉得太长、驻波比太高——归到同一个机理上:二者都表现为额外的欧姆损耗,而有损耗的元件在衰减信号的同时也贡献热噪声。其余三个选项分别搬出静电、外皮带电和"命题不成立",都绕开了这条主线。
有损电缆既是衰减器也是噪声源
同轴电缆的损耗由两部分构成:内外导体的欧姆电阻造成的导体损耗,以及绝缘介质在交变电场中发热造成的介质损耗。两者都在把信号能量变成热。热力学上有一条硬结论:任何处在物理温度上的损耗性元件都会产生相应的热噪声,电阻是这样,一段有损传输线也是这样。所以电缆在电路里等效为一个既衰减信号、又到处冒热噪声的衰减器。
用噪声系数看最直白。接收机前端串进多少分贝衰减,整机噪声系数至少恶化多少分贝。三米电缆损耗零点五分贝,系统噪声系数就至少变差零点五分贝,接收灵敏度随之下降。用天线噪声温度看也通:天线送来的低噪声温度被有损电缆按损耗比压低,电缆自身却以室温往上顶,损耗越大,折算到接收机输入端的等效噪声温度越高,信噪比越差。
驻波比高为什么也等于加损耗
阻抗不匹配时线上形成驻波,电压和电流沿线呈腹点与节点分布。电流腹点附近电流大,导体欧姆损耗按电流平方增加;电压腹点附近场强高,介质损耗随之上升;来回反射还让信号在电缆上多跑几趟。综合效果就是插入损耗比匹配时高出一截,工程上称之为失配损耗(mismatch loss),有确定的算式。举一个数量级:驻波比三比一时,失配损耗约一点二分贝。发射时它体现为到达天线的功率变少,接收时它体现为信号更弱、噪声系数更差——同一条损耗,只是方向不同。
逐项辨析
选项 A 正确。它把"过长"和"驻波比过高"两条路都归到欧姆损耗上,再连到热噪声,因果链完整,与上面的分析一致。
选项 B 错。感生静电属于天电噪声那一类,源头是大气放电,与天气和季节相关,跟电缆长短没有必然联系,也不是接收机底噪抬高的主要机理。
选项 C 错。同轴电缆的外导体本身就是屏蔽层,规范接地时不会外皮带电去干扰周边设备。真正会出问题的是馈线外皮电流,成因是天馈系统不平衡或接地不良,后果主要是对外干扰,与题干所问"为收信机增添噪声"不是同一回事。
选项 D 错。驻波比与损耗关系密切,失配损耗有明确算式和可测的数量级,说二者不相干等于把传输线的基本常识一笔抹掉。
损耗是怎么记到噪声系数账上的
把接收链路串起来看更清楚:天线、馈线、接收机前端一级一级往下排,噪声系数的合成遵循一条规律——后级的噪声要先除以前级的增益,再折算到输入端。馈线摆在天线之后、前端之前,位置最靠前,它那点损耗没有任何增益可以除,只能原封不动地加进整机噪声系数。这正是馈线位置如此关键的原因。
换成发射方向看,同一段电缆的损耗表现为到达天线的功率减少,驻波比高还会把一部分功率反射回发射机,既降低有效辐射功率,又让末级功放看到不合适的负载。所以电缆长度和驻波比这两件事,对收和发都是减法,只是收的损失比发的更难补救,因为信号强度不由自己决定。
容易绕进去的一处
衰减本身不制造信号,怎么会让信噪比变差?关键在于有损元件同时是噪声源,它贡献的噪声折算到输入端时并不随有用信号一起被衰减。所以天馈系统的每一分贝损耗都直接记在噪声系数账上。这也是高增益天线必须配低损耗馈线、接收前置放大器要尽量装到天线根部的理由——把放大器放在电缆之前,电缆损耗就被挪到噪声系数算式的后面,影响被前级增益除掉了。
应试要点
一句话:有损耗的地方就有热噪声,损耗多少分贝,噪声系数就恶化多少分贝。延长电缆、恶化的驻波比,实质都是在往这条账上加损耗。驻波比三比一约合一点二分贝失配损耗,这个数量级值得记住。