手持电台橡胶天线可能遇到的问题
手持电台的原装橡胶天线(也称为“螺旋天线”或“柔性天线”)是一种妥协的产物,它在便携性和耐用性上表现出色,但在通信性能上存在一些固有的缺点。
1.效率较低,通信距离近(最主要的问题)
- 原因: 为了便携,橡胶天线的物理长度远小于工作波长的1/4(尤其是在VHF/UHF波段)。它通过将导体绕成螺旋状来实现“电气长度”的延长,但这是一种低效的方式。其辐射效率远低于一根完整的1/4波长直鞭天线。
- 表现: 在同样功率和环境下,使用橡胶天线的通联距离明显短于使用车载天线或基地天线。
2.辐射模式不理想
- 原因: 由于天线电气上的不完整性,其辐射方向图会变得扭曲。
- 表现: 理想的天线辐射方向图应该是对称的。但橡胶天线可能在某些方向上出现辐射死角,导致你稍微转动身体,信号就急剧变差。
3.增益很低
- 原因: 增益来自于对能量的定向聚集。橡胶天线基本上是全向的,且因为效率低,其增益往往是负值(例如 -3 dBi,甚至更低),意味着它比一个理想的天线基准还要差。
- 表现: 既不能有效接收微弱信号,也不能将发射功率有效地集中到水平方向。
4.对握持方式敏感(“人体效应”)
- 原因: 人体大部分是水,对无线电信号有很强的吸收作用。当天线本身很短且效率低下时,你的手、头部和身体会显著地影响天线的谐振点和辐射特性。
- 表现: 将电台靠近身体或用手握住天线中部时,驻波比会急剧升高,导致发射效率进一步下降,并可能损伤电台末级功放。
改进建议:对于固定位置使用,可以更换为外部天线,如车载吸盘天线或简单的1/4波长直鞭天线。在户外移动使用时,可以佩戴一个耳麦,让手台挂在腰间或背包肩带上,使天线远离身体。
架设天线时发现附近有市电供电装置的处理方法
- 【首要原则】保持绝对的安全距离!
- 安全距离: 天线及其支撑物(如撑杆、铁塔)、馈线等所有部分,在任何情况下(包括在大风、冰雪等恶劣天气下发生倾倒、断裂、下垂时)都必须与任何电力线保持绝对不可能接触的距离。这个距离应尽可能远,通常建议是高度的1.5倍以上,并且绝对不小于3米。
- 为什么: 无线电天线和馈线通常是金属导体,一旦接触到高压线,会立即将高压电引入你的设备和操作室,造成致命的触电事故、引发火灾。同时,高压线周围的强电场也会对通信造成干扰。
- 选址时主动规避
- 在选择天线架设地点时,应首先观察周围环境,主动选择远离电力线的位置。宁可牺牲一些通信效果,也要绝对保证安全。
- 正确安装,确保万无一失
- 天线的支撑杆或铁塔必须有良好的接地,以泄放静电和预防雷击。
- 安装时,确保天线倒下时,其倒下的方向是背离电力线的方向。
- 使用齐整的馈线,避免在风中摇摆而与电线接触。
- 雷雨天气的特别警示
- 即使天线没有直接碰到电线,在雷雨天气下,高压电线附近强烈的电磁感应也可能产生危险的高电压。因此,在雷雨天气时,应停止操作并将设备与天线断开连接。
- 绝对禁止的行为:
- 绝对禁止试图在电力线附近或上方抛掷天线或引线。
- 绝对禁止在天气恶劣(如大风、雨雪)时冒险在电线附近作业。
- 绝对禁止抱有“小心一点就没事”的侥幸心理。
天线加载的基本概念
为什么要加载?理想的天线长度是由工作频率的波长决定的(如1/4波长)。但在实际中,我们常常因为空间限制(例如,在车载电台或手持电台上)无法架设那么长的天线。加载的目的,就是通过加入电抗元件(电感或电容),使物理长度较短的天线,能够电气谐振在所需的、本来需要更长物理尺寸才能谐振的频率上。
加载的物理本质:天线可以看作一个谐振电路。缩短天线振子,相当于减少了谐振电路中的电感量,导致谐振频率升高。为了让它回到较低的目标频率谐振,我们需要额外增加电感(加感) 或增加电容(加容) 来补偿。“插入电感”就是最常见的加感方法。
加感位置的选择与影响
在振子均等长的情况下,加感位置如何选择?加感位置对天线的性能有决定性影响。加感的位置不同,会形成三种主要类型的天线,其辐射效率、带宽和机械结构也截然不同。假设我们有一根物理长度短于1/4波长的振子,我们需要在某个位置插入一个电感线圈使其谐振。
- 底部加载
- 位置: 电感线圈串联在振子的底部(馈电点附近)。
- 工作原理: 电流从馈电点流出,首先流过线圈,然后向上供给天线的其余部分。
- 辐射特性与效率:
- 效率最低。 这是因为天线上辐射能力最强的部分是电流最大的区域。在1/4波长垂直天线中,电流最大点就在底部。而底部加载的线圈恰好位于这个高电流区域,线圈本身的电阻(欧姆损耗)会消耗大量能量并发热,导致辐射效率降低。
- 优点:
- 结构稳固,机械性能最好。 沉重的线圈在底部,天线重心低,不易晃动。
- 线圈可以方便地密封在防水罩内,与馈线连接也方便。
- 应用: 常用于对效率要求不是极高,但要求结构坚固、成本较低的车载短波天线。
- 中部加载
- 位置: 电感线圈串联在振子的中间某处。
- 工作原理: 电流流过振子下半部分,然后通过线圈,再流向上半部分。
- 辐射特性与效率:
- 效率介于底部加载和顶部加载之间。 线圈离开了电流最大的底部点,其损耗对整体效率的影响比底部加载小。但它仍然截断了一部分辐射体,影响了电流分布。
- 优点: 是一种折中方案,在效率和机械结构上取得平衡。
- 应用: 在一些多波段车载天线或便携式天线中可见。
- 顶部加载
- 位置: 电感线圈或一个金属“帽子”(电容性负载)位于振子的最顶端。
- 工作原理: 通过在天线顶端增加一个负载,改变了天线上的电流分布,等效于增加了天线的“电气长度”。
- 辐射特性与效率:
- 效率最高。 线圈位于电流最小(电压最大)的顶端,流过线圈的电流很小,因此线圈的欧姆损耗也最小。大部分振子(尤其是高电流的底部区域)是连续的辐射体,能高效辐射能量。
- 优点: 辐射效率是三种方式中最高的。
- 缺点:
- 机械结构最差。 沉重的线圈或“辐射帽”位于天线顶端,头重脚轻,遇风容易弯曲或损坏。
- 应用: 对效率要求极高的固定台站,或者一些专业的移动通信基站天线。
| 加载类型 | 加感位置 | 辐射效率 | 机械稳定性 | 关键原理 |
|---|---|---|---|---|
| 底部加载 | 振子底部(馈点) | 最低 | 最好 | 线圈位于电流最大区,损耗最大 |
| 中部加载 | 振子中部 | 中等 | 较好 | 效率和结构的折中方案 |
| 顶部加载 | 振子顶端 | 最高 | 最差 | 线圈位于电流最小区,损耗最小 |
结论:“需根据架设条件择优确定”这句话的含义就在于此。
- 如果你追求最高的通信效率,且能解决机械稳固性问题(如固定台站),应选择顶部加载。
- 如果你追求结构的坚固和耐用,对效率的牺牲可以接受(如车载移动应用),底部加载是更实际的选择。
- 中部加载则是一个常见的折中方案。
dBi 和 dBd的增益换算
MC1-0666:甲天线有6.15 dBi增益,乙天线增益为1 dBd。两副天线按同样条件架设并用同样的功率来驱动,则在它们最大方向的同一远方地点接收时,两天线给出的信号功率关系为?
解题步骤:第1步:统一单位(这是最关键的一步!)要比较两个东西,必须在同一个标准下衡量。dBi和dBd是不同的标准,所以必须先把它们换算成同一个单位。我们通常统一换算成 dBi。已知换算关系: 增益(dBi) = 增益(dBd) + 2.15,乙天线(1 dBd)换算成dBi:乙天线增益(dBi) = 1 dBd + 2.15 = 3.15 dBi,甲天线增益已经给出: 6.15 dBi。第2步:计算增益差:现在两者单位统一,可以直接相减,得到增益差值。增益差 = 甲天线增益(dBi) – 乙天线增益(dBi) = 6.15 dBi – 3.15 dBi = 3 dB,第3步:理解“3 dB”在功率上的意义分贝(dB)是比值单位。在功率比较中,有一个黄金法则:+3 dB 意味着功率变为原来的2倍,-3 dB 意味着功率变为原来的1/2倍。因此,+3 dB 的增益差意味着甲天线辐射到远方某点的功率是乙天线的 2倍。最终答案:甲天线给出的信号功率是乙天线的2倍。
掌握通用方法(换个数据怎么做?)
MC1-0667:甲天线增益0 dBd,乙天线增益2 dBi。信号功率关系如何?
第1步:统一单位(全部换算为dBi),甲天线(0 dBd): 0 dBd + 2.15 = 2.15 dBi,乙天线(2 dBi): 已经是dBi,保持不变。,第2步:计算增益差,增益差 = 甲天线增益(dBi) – 乙天线增益(dBi) = 2.15 dBi – 2 dBi = 0.15 dB,第3步:理解“0.15 dB”的意义并计算功率比小的dB值可以这样估算:+1 dB ≈ 功率为原来的1.26倍。+0.15 dB 是一个非常微小的差别,功率比可以通过公式计算:功率比 = 10^(dB值 / 10),功率比 = 10^(0.15 / 10) = 10^0.015 ≈ 1.035
最终答案:甲天线给出的信号功率约为乙天线的1.035倍,即甲天线比乙天线强约3.5%。 在实际通信中,这个差异几乎无法察觉。
MC1-0668:甲天线 4.5 dBd vs 乙天线 5.85 dBi
统一单位(全部换算为dBi):甲天线 (4.5 dBd):4.5 + 2.15 = 6.65 dBi,乙天线 (5.85 dBi):保持不变。计算增益差 (ΔG):ΔG = 甲增益(dBi) – 乙增益(dBi) = 6.65 – 5.85 = +0.8 dB,计算功率比:功率比 = 10^(ΔG / 10) = 10^(0.8 / 10) = 10^0.08 ≈ 1.20。结论: 甲天线产生的信号功率是乙天线的 1.20倍,或者说甲天线比乙天线强约 20%。
MC1-0669:甲天线 2.9 dBd vs 乙天线 5.85 dBi
统一单位(全部换算为dBi):甲天线 (2.9 dBd):2.9 + 2.15 = 5.05 dBi,乙天线 (5.85 dBi):保持不变。计算增益差 (ΔG):ΔG = 甲增益(dBi) – 乙增益(dBi) = 5.05 – 5.85 = -0.8 dB,计算功率比:功率比 = 10^(ΔG / 10) = 10^(-0.8 / 10) = 10^(-0.08) ≈ 0.83,结论: 甲天线产生的信号功率是乙天线的 0.83倍,或者说甲天线比乙天线弱约 17%。
揭示题目的“陷阱”与核心考点,两道题的计算结果正好相反。这正是出题人设置的“陷阱”或“巧思”,目的是检验是否真的理解了概念,而不是死记硬背。第一题(4.5 dBd vs 5.85 dBi): 表面上看,乙天线的数值(5.85)大于甲天线(4.5),但单位不同。换算后才发现,实际上是甲天线(6.65 dBi)更强。第二题(2.9 dBd vs 5.85 dBi): 同样单位不同,但这次换算后,确实是乙天线(5.85 dBi)更强。强调了:绝对不能只看数字大小就下结论,必须统一单位!
与MC1-0666,MC1-0667的“区别”?唯一的“区别”就是数值从“整数倍”(如3 dB)变成了“小数倍”(如0.8 dB),核心考点和解题逻辑没有丝毫改变:熟练掌握 dBi = dBd + 2.15,掌握 dB 与功率倍数的换算公式 功率比 = 10^(dB差值 / 10)。+3 dB 是2倍,+10 dB 是10倍。对于像 +0.8 dB 这样的小数,用计算器或记住 +1 dB ≈ 1.26倍 来估算(+0.8 dB 大约在1.20倍左右)。
驻波比(SWR)
驻波比(SWR)的含义是什么?能量传输的顺畅度,想象一下用水管浇水。
不匹配情况(SWR>1:1): 你用手指部分堵住管口(相当于天线阻抗与电缆不匹配)。一部分水喷出去了,但另一部分水被堵回来,在水管里形成来回震荡的“水波”。这个被反射回来的“水波”就是“驻波”。理想情况(SWR=1:1): 水管尺寸和水压完美匹配,水流畅快地从水龙头射向远处。不匹配情况(SWR>1:1): 你用手指部分堵住管口(相当于天线阻抗与电缆不匹配)。一部分水喷出去了,但另一部分水被堵回来,在水管里形成来回震荡的“水波”。这个被反射回来的“水波”就是“驻波”。当发射机产生的射频能量通过馈线(如同轴电缆)向天线传输时,我们希望所有能量都被天线辐射出去。驻波比就是描述这种不匹配程度的量化指标:它是馈线上电压(或电流)最大值与最小值的比值。如果天线的阻抗与馈线的特性阻抗(通常是50欧姆)不相等,就会有一部分能量无法被天线吸收,而是像撞到墙上一样被反射回来,沿着馈线向发射机方向传播。这些向前传播的“入射波”和向后反射的“反射波”在馈线中相互干涉,就会形成一种看似静止不动的波形,称为“驻波”。公式:SWR = (1 + |Γ|) / (1 – |Γ|), 其中Γ是反射系数。简单结论:SWR越低(越接近1:1),表示能量传输越顺畅,匹配越好。SWR越高,表示反射能量越多,匹配越差。
MC1-0671:SWR表读数为4:1意味着什么?
当你的SWR表显示为4:1时,这意味着:
- 存在严重的阻抗失配: 天线系统的阻抗远不是50欧姆。
- 效率降低: 有相当一部分功率被反射回来,没有被有效辐射出去。我们可以计算一下:
- 反射功率百分比 ≈”[(SWR-1)/(SWR+1)]^2 * 100%”
- 对于SWR=4:1,反射功率 ≈”[(4-1)/(4+1)]^2 * 100% = (3/5)^2 * 100% = 36%”
- 这意味着你大约有超过三分之一的发射功率被浪费了! 只有约64%的功率被辐射出去。
- 对设备构成风险: 这些反射回来的功率会在发射机的末级功放管上产生大量的热。如果长时间在高SWR下大功率发射,极易烧毁昂贵的高频功放管。
操作建议:发现SWR=4:1时,应立即停止大功率发射,检查天线和连接器,并尝试调谐天线或使用天调。
MC1-0674:为什么用同轴电缆连接天线时,驻波比趋于1:1?
这是一个常见的误解。你的观察可能来自于一个特定情况。正确理解是:同轴电缆本身不会改善SWR。SWR是由天线本身的阻抗决定的。测量点的重要性: SWR表测量的是它所在位置的电压电流关系。通常SWR表装在电台内部或外部,它测量的是“电台与馈线连接处”的SWR。特殊情况:当馈线长度正好是电波在电缆中波长的1/2的整数倍时,馈线起到一个“阻抗变换器”的作用,它会在输入端“重现”天线端的阻抗。也就是说,如果天线是50欧姆,你在一端测也是50欧姆。所以,更准确的描述是: 当你用一根特性阻抗为50欧姆的同轴电缆,连接一个阻抗为50欧姆的天线时,如果连接良好,在整个系统任何一点测得的SWR都应该趋于1:1。是“天线50欧姆”这个前提保证了SWR=1:1,而不是电缆让它变成1:1。 如果天线本身阻抗不对,即使换再长的电缆,SWR也不会变好。
MC1-0676:SSB通联时,SWR显示为何不稳定?(即使天馈系统无故障)
这是一个非常细致且专业的观察!原因在于SWR表的测量原理和SSB信号的特性。
- SWR表的工作原理: 常见的SWR表是通过检测馈线中的正向功率和反射功率来计算SWR的。它需要一个稳定不变的射频功率来进行测量,读数才能稳定。
- SSB信号的特性: 单边带(SSB)是调幅信号的一种。它的射频输出功率是随着你说话的声音大小和音调实时、剧烈变化的。你轻声说话时功率很小,你大声喊一个高音时功率达到峰值。
- 不稳定的原因:
- 当你不说话时,发射机输出功率极低,SWR表没有足够的信号来检测,指针可能不动或随机摆动。
- 当你说话时,功率在不断变化,SWR表检测到的“瞬时”正向功率和反射功率也在不断变化。
- 因此,SWR表的指针会随着你的语音节奏和音量上下跳动,无法稳定在一个数值上。
- 如何正确测量SSB模式下的SWR?
- 文明且正确的做法是,将电台切换到CW模式,在不开启侧音的情况下,短暂按下电键发射一个等幅波。此时发射机输出一个稳定的载波,SWR表就能获得一个稳定、准确的读数。这才是专业的测量方法。
这些问题系统地考察了:
- 驻波比的基本概念、成因和物理意义。
- 高驻波比对发射效率和设备安全的实际影响(会计算反射功率)。
- 对传输线理论的基本理解(阻抗变换特性)。
- 不同调制模式(如SSB vs CW)的特性及其对设备测量的影响,体现了实际操作中的专业素养。
同轴电缆
| 考察方向 | 核心知识点 | 简要说明 |
|---|---|---|
| 驻波与阻抗匹配 | 驻波的产生与影响 | 当发射机、馈线、天线间阻抗不匹配时,部分电波会反射形成驻波,导致线上电压/电流异常升高,可能损坏设备 |
| 电网为何无驻波 | 电网是匹配的系统(负载阻抗等于传输线特性阻抗),能量被负载完全吸收,几乎没有反射波,因此观察不到驻波。 | |
| 同轴电缆特性 | 特性阻抗 (50Ω) | 业余无线电常用50Ω同轴电缆,这是在功率容量和传输损耗之间取得的良好平衡。 |
| 频率对损耗的影响 | 频率升高,由于趋肤效应(导体电阻增加)和介电损耗增大,电缆损耗会随之增加。 | |
| 空气介质电缆的劣势 | 虽然性能优异,但机械稳定性较差,制造工艺复杂,成本较高。 | |
| 馈线选择与损耗 | 馈线损耗导致的问题 | 损耗的能量以热量形式耗散,导致实际到达天线的有效辐射功率(ERP) 降低,接收信号变差。 |
| 环境因素影响 | 湿气渗透的影响 | 湿气会腐蚀金属导体(特别是屏蔽层),并改变介质特性,增加信号的衰减(介电损耗),长期会损坏电缆。 |
| 外皮抗紫外线要求 | 紫外线会降解电缆外皮的有机材料(如聚乙烯/PVC),导致其硬化、开裂,失去保护作用。 |
关于驻波:电网 vs. 你的电台
可以这样理解:电网是一个末端完全吸收能量(匹配) 的“行波”系统,电能传到负载(你家的电器)就被消耗掉了,几乎没有波反射回来。而在你的电台系统里,如果天线和馈线的阻抗与发射机不匹配(比如不是50Ω),就如同在一端封闭的管子里吹气,声波会被反射回来并和出去的声波叠加。射频电能也是波,反射波和入射波叠加,就会在馈线上某些地方电压总是特别高,另一些地方电流特别大,形成“驻波”。这会导致效率降低,并可能产生高压或大电流损坏发射机末级晶体管等部件。
为何业余无线电常用50Ω同轴电缆
选择50Ω是一个典型的工程折中。研究表明,约30Ω阻抗的同轴电缆功率容量最大,而约77Ω时传输损耗最小。业余无线电需要兼顾一定的功率传输和较低的信号损耗,50Ω便成了一个公认的较好折中方案,并被广泛采纳为标准。另外,75Ω电缆则因其损耗最低,多用于有线电视等对信号质量要求高的场合
如何为电台选馈线
需要关注以下电气参数:
- 特性阻抗:确保是50Ω,与你的电台和天线系统匹配。
- 衰减值:查看产品手册给出的dB/m或dB/100英尺值。这个值越低越好。注意,衰减随频率升高而增加。在U段的损耗通常远高于V段。
- 平均功率容量:确保电缆能承受你电台的发射功率。功率容量与导体尺寸、材料及绝缘介质有关。
- 驻波比(VSWR):表示电缆自身的均匀性。驻波比越小越好,理想值是1:1,典型微波电缆组件驻波比在1.1-1.5之间。
此外,也要考虑电缆的粗细(如50-3, 50-5, 50-7等),较粗的电缆损耗通常更低但更硬更贵。原则是“够用就好”,根据你的发射功率、使用频率和布线长度综合选择。
注意环境对电缆的影响
- 湿气的危害:电缆的防护层若损坏,潮气侵入会腐蚀金属编织网和导体。同时,水分会增加绝缘介质的介电常数,导致更多的能量以热量形式被消耗(介电损耗增加),增大衰减。在极端情况下,结冰还可能改变电缆的物理结构。
- 紫外线的威胁:长时间户外曝晒,紫外线会使电缆外皮的聚乙烯、PVC等有机高分子材料发生光降解,导致材料变硬、发脆、开裂,失去物理保护和绝缘作用。因此,选择具有抗紫外线性能护套的电缆至关重要。
| 连接器类型 | 耦合方式 | 特性阻抗 | 典型频率范围 | 主要特点与应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| N型 | 螺纹旋紧 | 50Ω | DC – 11 GHz(或更高) | 高功率、性能稳定,常用于基站、微波中继 |
| BNC | 卡口式 | 50Ω | DC – 3 GHz | 快速插拔,广泛用于测试仪器、VHF设备。 |
| UHF型(PL-259/SO-239) | 螺纹旋紧 | 50Ω (非恒定) | 通常 0 – 100 MHz | 主要用于HF和部分VHF设备,结构坚固。 |
| MCX | 推入式 | 50Ω | DC – 6 GHz | 超小型,适用于空间紧凑的设备。 |
400MHz及以上频率的连接器选择
对于400MHz或更高的频率(属于UHF及微波频段),为了确保信号传输的效率与稳定性,应选择为高频设计的连接器。
对于400MHz或更高的频率(属于UHF及微波频段),为了确保信号传输的效率与稳定性,应选择为高频设计的连接器。
- N型连接器是你的首选。它采用螺纹旋紧设计,连接稳固可靠,具有50Ω的特性阻抗。其优良的结构使其在高功率应用和较高的频率(如可达11GHz或更高)下依然能保持良好的电气性能,因此被广泛应用于专业通信基站、微波中继等场合。
- BNC连接器也支持50Ω阻抗,频率范围可达3GHz。它采用卡口式连接,插拔迅速,常见于测试测量设备和对连接速度有要求的VHF设备。
- 小型化连接器(如MCX):随着设备小型化趋势,MCX这类超小型推入式连接器应用增多。它们同样支持50Ω阻抗,使用频率可达6GHz,非常适合对体积和重量有严苛要求的紧凑型设备。
务必注意UHF连接器的限制:尽管名字叫”UHF”,但这种连接器(如常见的PL-259插头和SO-239插座)设计于上世纪30年代,当时的”UHF”指30MHz以上。它的阻抗并非恒定,在高频段(尤其超过100MHz后)会产生显著的信号反射和损耗。因此,它不适合用于现代的400MHz及以上高频系统,主要应用于HF(短波)和部分VHF设备。
空气介质同轴硬电缆
在UHF/VHF频段,空气介质同轴硬电缆(或称”半刚性电缆”)之所以能实现最低的传输损耗,主要归功于其独特的结构和技术优势:
- 极低的介质损耗:信号在电缆中传输的损耗主要来自导体损耗和介质损耗。空气介质电缆的中心导体与外部屏蔽层之间,主要依靠空气(或物理发泡材料) 作为绝缘介质。空气的介电常数非常低(接近1),这使得信号在传输过程中的介质损耗极小。相比之下,填充固体聚乙烯等有机介质的电缆介电常数更高,介质损耗也更大。
- 优异的屏蔽性能:硬电缆通常采用整体的铜管或铝管作为外导体,相比柔性电缆的编织网屏蔽层,这种连续金属屏蔽层几乎完全阻隔了信号泄漏和外部干扰,进一步减少了信号能量的损失。
- 稳定的结构:硬电缆坚固的物理结构保证了内外导体间距和特性的恒定,这有助于维持均匀的特性阻抗,减少因阻抗起伏导致的信号反射损耗。
在UHF/VHF频段,空气介质同轴硬电缆(或称”半刚性电缆”)之所以能实现最低的传输损耗,主要归功于其独特的结构和技术优势:
- 极低的介质损耗:信号在电缆中传输的损耗主要来自导体损耗和介质损耗。空气介质电缆的中心导体与外部屏蔽层之间,主要依靠空气(或物理发泡材料) 作为绝缘介质。空气的介电常数非常低(接近1),这使得信号在传输过程中的介质损耗极小。相比之下,填充固体聚乙烯等有机介质的电缆介电常数更高,介质损耗也更大。
- 优异的屏蔽性能:硬电缆通常采用整体的铜管或铝管作为外导体,相比柔性电缆的编织网屏蔽层,这种连续金属屏蔽层几乎完全阻隔了信号泄漏和外部干扰,进一步减少了信号能量的损失。
- 稳定的结构:硬电缆坚固的物理结构保证了内外导体间距和特性的恒定,这有助于维持均匀的特性阻抗,减少因阻抗起伏导致的信号反射损耗。
当然,空气介质硬电缆也有劣势,主要是灵活性差,安装布线不如柔性电缆方便,且成本和制造工艺要求更高。
关于M型同轴电缆连接器
M型同轴电缆连接器,通常有以下两种情况,需要根据上下文区分:
- 可能指公制螺纹的UHF变体:在部分资料中,存在一种与标准UHF连接器(如PL-259)机械结构不兼容的”M型”连接器。它虽然外观相似,但采用了16mm直径、1mm公制螺纹的耦合方式,而非标准UHF的5/8英寸-24 UNEF英制螺纹。这种并非行业通用标准,在实际选用时务必核对螺纹规格,避免无法对接。
- 更广泛的连接器系列:”M型”也可能指一系列采用螺纹耦合、外形较大的射频连接器,例如在工业领域常见的M12、M8等编码型连接器。这类连接器特点是小巧且具备锁紧机构,但在业余无线电领域提及较少。
因此,当看到”M型”描述时,最关键的是确认其具体的螺纹规格、阻抗标称和标称的频率适用范围,以免误购。
垂直天线和水平偶极天线的这些基本特性
关于垂直天线
- 为什么发射垂直极化波?
- 根本原因:天线的极化方向由其产生的电场矢量方向决定,而电场矢量的方向与天线导体本身的物理方向平行。
- 具体解释:一根垂直放置的天线,其内部的射频电流是上下流动的。这个交变的电流会在其周围激发出交变的电磁场,其中电场(E-field)的方向就是与天线棒(即电流方向)平行的,也就是垂直于地面。因此,我们说它发射的是垂直极化波
- 为什么是全向天线,且H面是全向的?
- 要理解这一点,首先需要明白天线方向图中两个关键切面的定义:
- H面(水平面方向图):指在水平方向上,天线辐射场随方位角变化的图形。可以想象为从天线的正上方俯视下去看到的辐射模式。
- E面(垂直面方向图):指在垂直方向上,天线辐射场随仰角变化的图形。可以想象为从天线的侧面看过去的辐射模式。
- 要理解这一点,首先需要明白天线方向图中两个关键切面的定义:
- 对于一根理想且垂直于完美导电地面的垂直天线:
- 它在水平面(H面)上没有任何一个方向在物理结构上与其他方向不同。无论你从哪个方位角看它,它都是一根直立的棒子。因此,它的辐射在水平方向上是均匀的,H面方向图是一个完美的圆形,这就是我们所说的“全向”。
- 重要提示:它的全向性体现在水平面(H面)。而在垂直面(E面),它的辐射并非均匀,通常有一定的方向性,例如在低仰角时辐射较强。
- 一个很好的比喻:就像游泳池正中央的一个喷泉,从正上方看(H面),水花向四周溅开的距离是一样的(全向)。但从侧面看(E面),水花在不同高度上的分布是不均匀的。
关于水平偶极天线
- 为什么发射水平极化波?
- 与垂直天线的原理完全相同。因为偶极天线的两根振子是水平放置的,其内部的电流方向是水平的,所以它产生的电场矢量方向也是水平的,与地面平行。因此,它发射的是水平极化波。
- 为什么水平面上的E面方向图呈“8字形”?
- 这里是描述中唯一需要稍作澄清的关键点,也是天线学习中最容易混淆的概念之一。
- 对于一根标准的水平放置的偶极天线:
- H面(水平面方向图):当偶极天线水平架设时,从正上方俯视,它的辐射方向图就是经典的“8字形”或“双驼峰形”。辐射最强的方向是垂直于振子轴线的方向,而沿着振子轴线的方向,辐射几乎为零。
- E面(垂直面方向图):当偶极天线水平架设时,从侧面看(比如,从一个与振子轴线垂直的方向看过去),它的垂直面方向图会因架设高度而变化,但通常是在地平线之上有一个或多个波瓣。
- 所以,准确的描述是:水平放置的偶极天线,其水平面(H面)方向图呈“8字形”。
- 物理原理:这个“8字形”的方向性源于天线的电流分布。
- 在垂直于振子的方向上,天线各点辐射的电磁波到达远场观察点时,波程差最小,相位几乎相同,因此相互叠加增强,形成辐射最大值。
- 在沿着振子轴线的方向上,电磁波从振子不同点到达观察点的波程差很大,导致相位相互抵消,形成辐射零点。
天线极化匹配和方向性
- 极化匹配原理
- 极化匹配:当收发天线极化方式相同时,信号传输效率最高
- 极化失配:当收发天线极化方式相互垂直时,理论上接收不到信号
- 极化损耗:极化不匹配会导致信号衰减,理论上垂直与水平极化间的损耗为无穷大
- 方向性特性
- 垂直偶极天线:在水平面(H面)是全向的,辐射图案呈圆形
- ·水平偶极天线:在水平面(H面)呈”8字形”方向图,有最大辐射方向和辐射零点
- 场景一:双方水平 → 一方改为垂直
- 改变前:甲乙均使用1/2波长水平偶极天线
- 极化匹配:都是水平极化
- 方向性:需要确保天线取向使双方都处于对方的辐射强区
- 改变后:一方改为1/2波长垂直偶极天线
- 极化匹配:垂直极化 vs 水平极化 → 严重失配
- 通信效果:急剧恶化,可能完全无法通信
- 改变前:甲乙均使用1/2波长水平偶极天线
- 场景二:一水平一垂直 → 双方都改为垂直
- 改变前:一方水平偶极,一方垂直偶极
- 极化匹配:❌ 严重失配
- 通信效果很差
- 改变后:双方都使用1/2波长垂直偶极天线
- 极化匹配:✅ 都是垂直极化
- 方向性:✅ 垂直天线全向,无需考虑方位对准
- 通信效果:显著改善
- 改变前:一方水平偶极,一方垂直偶极
- 场景三:一水平一垂直 → 双方都改为水平
- 改变前:极化失配,通信效果差
- 改变后:双方都使用1/2波长水平偶极天线
- 极化匹配:✅ 都是水平极化
- 方向性:需要注意天线取向,确保双方在辐射强区
- 通信效果:显著改善
遇到这类题目,按照以下步骤分析:
- 第一步:判断极化匹配
- 相同极化(水平-水平 或 垂直-垂直):极化匹配
- 交叉极化(水平-垂直):极化失配
- 第二步:分析方向性影响
- 垂直-垂直组合:全向辐射,无需考虑方位问题
- 水平-水平组合:需要确保双方天线相互垂直于对方方向
- 混合组合:方向性影响被极化失配掩盖
- 第三步:考虑实际因素
- 实际环境中,反射可能使极化旋转,但10km视距通信主要受直射波影响
- UHF频段极化纯度较高,极化失配影响显著
极化失配的理论损耗:
极化损耗(dB) = 20log(cosθ),其中θ为极化夹角,当θ=90°(垂直vs水平)时,cos90°=0,理论损耗为无穷大。实际由于环境反射,会有少量信号被接收,但通信质量极差。
关键结论:
- 极化匹配是首要条件,比方向性更重要
- 垂直天线组合最易部署(全向特性)
- 水平天线组合需要精确对准,但可能获得更好的方向性增益
- 混合极化组合应避免使用
圆极化领域
当题目开始考察圆极化时,判断方法的核心从方向对齐变成了 “旋转方向”匹配。
- 什么是圆极化?
- 电波在传播过程中,其电场矢量的尖端会随着时间在垂直于传播方向的平面上画出一个圆。根据旋转方向,分为左旋圆极化(LHCP)和右旋圆极化(RHCP)。
- 最关键的关系(判断一切的基础):
- 一个完美的线极化波(无论是水平、垂直还是斜45°),可以看作是由一个左旋圆极化波和一个右旋圆极化波 以相等的振幅和同相叠加而成的。
- 反之,一个圆极化波也可以分解为两个相互垂直的、相位差90°的线极化波。
- 这个基本原理,直接决定了所有组合的通信效果。
| 发射天线极化 | 接收天线极化 | 极化匹配情况 | 理论损耗 | 通信效果 |
|---|---|---|---|---|
| 左旋圆极化 (LHCP) | 左旋圆极化 (LHCP) | 完美匹配 | 0 dB | 最佳 |
| 右旋圆极化 (RHCP) | 右旋圆极化 (RHCP) | 完美匹配 | 0 dB | 最佳 |
| 左旋圆极化 (LHCP) | 右旋圆极化 (RHCP) | 完全失配 | ∞(理论上) | 极差,几乎无法通信 |
| 任何圆极化 (LHCP/RHCP) | 任何线极化 (水平/垂直) | 固有失配 | 3 dB | 可用,但固定损耗3dB |
| 任何线极化 (水平/垂直) | 何圆极化 (LHCP/RHCP) | 固有失配 | 3 dB | 可用,但固定损耗3dB |
- 圆极化 vs. 圆极化(同旋向)
- 情况:左旋圆极化发射 <-> 左旋圆极化接收
- 判断:完美匹配。
- 解释:想象两个同步旋转的齿轮,一个主动,一个从动,可以无缝啮合。发射波是左旋的,接收天线也设计为最佳接收左旋波,能量传递效率最高。
- 结论:通信效果最佳。
- 圆极化 vs. 圆极化(反旋向)
- 情况:左旋圆极化发射 <-> 右旋圆极化接收
- 判断:完全失配。
- 解释:这好比一个左旋的螺丝(螺栓)和一个右旋的螺帽,它们永远无法拧在一起。右旋接收天线对左旋来的波“视而不见”。
- 结论:通信效果极差,理论上接收不到信号。
- 圆极化 vs. 线极化(最重要且反直觉的情况)
- 情况:左旋圆极化发射 <-> 水平偶极天线接收
- 判断:固有失配,但有确定的损耗值。
- 解释:根据核心原理,发射的左旋圆极化波,可以被分解为“一个水平极化分量”和“一个垂直极化分量”的合成。因此,水平偶极天线能够接收到其中的水平分量。但问题在于,它只能接收到这个波的一半能量(另一半在垂直分量里)。
- 计算:能量损失一半,换算成对数坐标为:10 * log10(1/2) ≈ -3 dB。
- 结论:通信可用,但无论线极化天线是水平、垂直还是斜的,都会存在固定的3dB功率损耗。这个结论同样适用于线极化发射、圆极化接收的情况。
接收发射天线的最佳激发方式
MC1-0701:假设接收和发射天线均使用半波长偶极天线,则在地面台站间的近距离通联中,接收和发射天线的最佳极化方式应当安排为:接收和发射天线均位于垂直于两台站连线的平面内,极化保持一致
- 极化匹配:确保信号能被“接收”
- 原理:如我们之前讨论,通信双方天线的极化方式必须相同,才能实现高效的能量传输。
- 应用:如果一方垂直,另一方水平,会产生严重的极化失配,导致信号极大衰减(理论上无法通信)。
- 结论:双方都使用垂直极化,可以确保100%的极化匹配。
- 方向性:确保信号能“覆盖”到对方
- 水平偶极天线的方向性:其辐射方向图在水平面是著名的“8字形”,在天线两端的轴线上有辐射零点。如果双方天线都是水平架设,并且没有精确地相互对准(即让双方连线垂直于对方的天线振子),就会处于对方的辐射弱区,信号很差。
- 垂直偶极天线的方向性:当偶极天线垂直放置时,其在水平面(H面)的辐射方向图是一个完美的圆形,即全向天线。
- 应用:在近距离地面通信中,双方位置相对固定但可能任意方向。使用垂直架设的全向天线,可以确保无论对方在哪个方位角,都能获得基本一致的强信号,无需繁琐的对准操作。
- 传播模式:适应“地面波”传播
- 地波传播:在近距离(通常指几十公里内,尤其在VHF/UHF频段),电波主要通过“直射波”和“地面反射波”构成的“地波”传播。
- 极化与地波:垂直极化波在与地面相互作用时,其衰减比水平极化波小得多。这是因为垂直极化的电场垂直于地面,能更有效地激发起地波,从而在非理想导电率的地面上传得更远、更稳定。
- 应用:在典型的“地面台近距离”场景下,使用垂直极化天线能获得比水平极化天线更强的信号。
| 天线架设方式 | 极化匹配 | |||
|---|---|---|---|---|
| 双方垂直 | 完美匹配 | 全向,无需对准 | 最佳 | 最佳选择 |
| 双方水平 | 完美匹配 | 有方向性,需精确对准 | 较差 | 次优,操作不便 |
| 一横一竖 | 完全失配 | – | – | 应绝对避免 |
“最佳激发方式应当安排为什么?”——答案就是将双方的半波长偶极天线都采用“垂直极化”的方式架设。这同时解决了极化匹配、全向覆盖和地波衰减三个核心问题,是此类场景下的标准做法。
MC1-0703:在视距通联中,已知发射天线为指向接收点的左旋圆极化天线,接收天线的最佳极化方式为:指向发射点的左旋圆极化
- 理解“极化”
- 极化描述的是电磁波中电场矢量在空间中旋转的方向。
- 线极化:电场矢量在一条直线上来回振动(如垂直、水平)。
- 圆极化:电场矢量的幅度不变,但其尖端随着波的前进,在垂直于传播方向的平面上画出一个圆。
- 左旋圆极化:从波传播的后方看过去,电场矢量是逆时针旋转的。
- 右旋圆极化:从波传播的后方看过去,电场矢量是顺时针旋转的。
关键点:判断左旋还是右旋,必须明确观察方向,即“相对于波传播的方向”。
- 发射端与接收端的视角
- 在您的描述中,存在两个不同的观察视角:
- 发射天线端:
- 波从发射天线指向接收点。
- 已知发射天线是“指向接收点的左旋圆极化”。
- 这意味着,从发射天线看向接收点(即顺着波传播的方向看),电场是逆时针旋转的。
- 接收天线端:
- 波是从发射点指向接收天线。
- 接收天线需要“指向发射点的左旋圆极化”。
- 这意味着,从接收天线看向发射点(即逆着波传来的方向看),电场也必须是逆时针旋转的。
- 发射天线端:
- 在您的描述中,存在两个不同的观察视角:
- 为什么这是“最佳方案”?
- 极化匹配的根本原则是:为了达到最大功率传输,接收天线的极化方式必须与来波的极化方式完全相同。现在我们来分析波的极化在传输过程中发生了什么:
- 电磁波从发射天线发出,是“指向接收点的左旋圆极化”。
- 波在自由空间中直线传播到接收点。波的极化旋向在传播过程中是保持不变的。
当波到达接收点时,接收天线是如何“看”这个来波的呢?- 接收天线是“指向发射点”的,即它观察的是波传来的方向。
- 为了判断来波的旋向,接收天线必须逆着波传播的方向看回去(看向发射点)。
- 这里就是最容易混淆的地方:
- 从发射点看向接收点(波的前进方向),波是左旋的。
- 从接收点看回发射点(波的来源方向),这个同样的波,其旋向仍然是左旋。
- 我们可以用一个类比来理解:想象一个左旋的螺丝(螺纹是逆时针旋转的)。你从螺丝的尾部看向头部,螺纹是逆时针的(左旋)。现在,你走到螺丝的头部,从头部看回尾部,你看到的螺纹依然是逆时针的(左旋)。并不会因为你换了观察位置,左旋螺丝就变成了右旋螺丝。电磁波也是如此。一个在传播的左旋圆极化波,无论你从哪个方向观察它,它的旋向属性是固有的,不会改变。
- 因此:
- 来波(从发射点传来)在接收点处,被判断为是左旋圆极化的。
- 为了与之匹配,接收天线也必须是在这个方向上是左旋圆极化的。
- 极化匹配的根本原则是:为了达到最大功率传输,接收天线的极化方式必须与来波的极化方式完全相同。现在我们来分析波的极化在传输过程中发生了什么:
- 如果极化不匹配会怎样?
- 如果接收天线是右旋圆极化:那么理论上将完全无法接收到这个左旋圆极化波的能量。这被称为“极化隔离”,隔离度通常可以达到20-30dB,意味着99%以上的功率都损失掉了。
- 如果接收天线是线极化:无论方向如何,最多只能接收到左旋圆极化波一半的功率(有3dB的损耗)。
| 观察点 | 观察方向 | 波的极化 | 接收天线所需极化(为了匹配) |
|---|---|---|---|
| 发射点 | 指向接收点 | 左旋圆极化 | – |
| 接收点 | 指向发射点 | 左旋圆极化 | 左旋圆极化 |
卫星天线极化与运动方向
MC1-0704:某卫星下行链路采用右旋圆极化天线,从北向南飞行,天线始终指向地球的南极,如果地面上某业余电台采用圆段化天线自动跟踪该卫星,则该台所用天线的最佳极化方式应当为:卫星过顶前为右旋园极化,过顶后为左旋园极化
题中给出:卫星下行信号:右旋圆极化(RHCP),卫星飞行方向:从北向南(极地轨道或近似),卫星天线指向:始终指向地球南极(意味着卫星在飞行时,天线波束指向地球的南极点,而不是垂直于卫星-接收站连线),这里有一个关键点:卫星在过顶前与过顶后,卫星与地面站的相对几何关系会发生变化,导致极化旋向在站心坐标系中发生变化。
圆极化在空间反转的规律:圆极化波在经过反射或坐标系反转(比如从卫星看向地面 vs 从地面看向卫星)时,旋向会变化吗?规律:在自由空间传播中,旋向不变(与坐标系无关?——其实有关,要小心)。但是,当发射天线和接收天线“面对面”时,如果两者极化旋向定义都是按波传播方向来定(即按IEEE标准:从波传播方向看),那么要达到最佳匹配,收发应当采用相同旋向的圆极化天线。
考虑卫星运动引起的坐标系反转,更常见的考点是:卫星从北向南飞,地面站在北半球。当过顶前,卫星在地面站的北方,卫星天线指向南极(即卫星的“前下方”指向南),此时卫星的下行信号到达地面站,地面站天线要指向北偏上的方向看卫星。但这里有一个几何效应:当过顶时,卫星相对于地面站的方位角会变化,导致卫星的“右旋”圆极化波到达地面站时,由于传播方向与地面站天线视向的关系,在过顶前后卫星-地面站连线相对于卫星本体坐标系的方位差 180° 绕轴旋转,这会引起极化旋向的反转(在固定坐标系下看)。具体来说,从地面站看卫星:过顶前:卫星在北方,地面站天线指向北,卫星天线指向南(卫星“前向”朝南),从卫星向地面站发射 RHCP 波,传播方向与卫星前进方向(向南)夹角较大。但更重要的是,卫星的天线是固定在卫星上指向南极的,所以卫星在过顶前,地面站位于卫星的“后方偏下”? 不对,仔细想:卫星从北向南飞,过顶前,地面站在卫星的飞行路径的前方还是后方?实际上:卫星从北向南飞,假设地面站在北纬某处,卫星从北极方向飞来,先经过地面站以北,然后过顶,再往南去。过顶前:卫星在地面站的北边,地面站相对于卫星的位置是在卫星的前进方向的右侧吗? 不,是在卫星的“后方”? 不对,卫星还没到地面站,所以地面站在卫星前进方向的前下方? 也不是,因为卫星从北来,要到南去,在过顶前,卫星还没到子午圈,所以地面站在卫星的南偏西或南偏东? 其实这里不涉及东西,只考虑子午面情况简化:当过顶前,卫星在地面站正北方,地面站在卫星的正南方(因为卫星在北方高空,地面站在南方地面),这与卫星天线指向(南极)一致,所以此时卫星天线基本正对地面站。过顶后:卫星在地面站南方,地面站在卫星的北方,而卫星天线指向南极(即背对地面站),所以卫星天线主瓣可能不指向地面站? 但题中说“天线始终指向地球南极”,意味着卫星使用一个固定波束指向南极,那么卫星在过顶后(对北半球地面站),地面站位于卫星的“背后”,根本收不到信号? 这显然不合理,所以可能题目是卫星天线是全局覆盖或可转动? 但题中明确“天线始终指向地球南极”,那么卫星在高纬度或赤道时,它的波束中心在南极,那么北半球的地面站其实在波束边缘或之外? 但业余卫星通常不会这样,可能这里是指卫星的姿态是“地球南极指向”,即卫星-Z轴指向地心南极,那么卫星的天线可能是全向或安装在侧面? 如果天线是固定在卫星上指向南极(即向下,对南极而言是“向下”),那么卫星在飞行时,这个“下”是随着纬度变化的。实际上,更常见的类似考题是:卫星的姿态是偏航导向(yaw-steering),即卫星保持一个面朝飞行方向(或反方向),但这里说指向南极,可能是俯仰滚动控制使天线波束中心始终在南极,那么卫星本体在飞行时绕指向南极的轴旋转? 这会导致线极化会发生倾斜,但对圆极化,影响是坐标系反转。
镜像反射法则(奇次反射),一个标准结论(卫星通信教材常见):卫星与地面站处于相对位置使得连接线在过顶时发生绕线旋转180°,导致圆极化旋向在过顶前后要改变,才能匹配。原因:从地面站看,过顶前卫星的“右旋”圆极化波,由于卫星-地面站路径的方位变化,在过顶后等效于波从相反方向入射到地面站天线,而圆极化是按波传播方向定义的,所以地面站天线在过顶前应用RHCP(与卫星相同)匹配,过顶后应用LHCP匹配。这是因为:考虑一个想象实验,卫星在过顶时,地面站天线为了始终对准卫星,其极化坐标系绕轴旋转了180度(因卫星从北到南,天线从指向北变成指向南,导致极化旋向相反)
结合本题参数,卫星下行 RHCP,北向南飞,北半球地面站:过顶前:卫星在北方,地面站天线指向北仰角升高,极化匹配:用 RHCP。过顶后:卫星在南方,地面站天线指向南仰角降低,由于坐标系绕轴旋转180度,需要改用 LHCP 来匹配卫星的 RHCP 下行信号。但业余电台用“圆极化天线自动跟踪”,通常指双圆极化天线或可切换极化。最佳极化方式在过顶前后应切换。
额外思考:卫星使用偶极天线(线极化)时地面为何用圆极化天线
MC1-0705:已知某卫星下行信号的发射天线是指向地面的偶极天线。由于卫星不断旋转,地面台站所收电波的极化方向就会不断变化。为了不至极化问题致使接收中断,接收天线可以是:指向卫星的右旋或左旋圆极化天线
如果卫星下行信号采用指向地面的偶极天线(发射线极化波),且卫星不断旋转(如由于姿态控制或自旋稳定),则线极化波的极化方向会随时间不断变化。地面电台如果使用线极化天线接收,必须不断调整天线的极化方向以匹配卫星的极化,否则会导致严重信号衰减甚至中断。
- 为了解决这个问题,地面电台可以使用圆极化天线(左旋或右旋)。原因如下:圆极化天线可以接收任意方向的线极化波而无须调整极化方向。因为任何线极化波都可以分解为两个旋转方向相反的圆极化波(左旋和右旋),圆极化天线会以固定的3 dB损耗接收线极化波,但不会因极化方向变化而完全失去信号。
- 因此,即使用圆极化天线接收线极化波有3 dB损耗,但能保证接收不中断,避免了频繁调整极化的麻烦。
在刚才的场景中,如果卫星使用偶极天线,地面电台使用圆极化天线(无论是左旋还是右旋)是一种稳健的解决方案,能确保在卫星旋转时保持连续接收。其实呢,这里的相关知识点我们前面在圆极化中已经提到过了,这里只不过是具体应用罢了。
MC1-0706[Q]某业余电台使用半波垂直偶极天线通联时,对方所收信号的强度为S4,现发射功率不变发信方改用增益为8.15dBi的八木天线(最大辐射方向和极化均不变),则对方所收信号的强度变为:【提示:收信机信号强度指示从S1至S9每档增加6dB】:S5
计算过程:
- 半波垂直偶极天线的增益通常为2.15 dBI(以各向同性天线为参考)。
- 8木天线的增益为8.15 dBI。
- 天线增益的变化为:8.15 dBI – 2.15 dBI = 6 dB。
- 增益增加6 dB意味着接收信号强度增加6 dB。
- 收信机信号强度从S1到S9,每档增加6 dB。因此,信号强度增加6 dB对应S单位增加1。
- 原始信号强度为S4,增加1个S单位后,变为S5。
因此,对方所收信号的强度从S4变为S5。
如果换用其他数据:
如果改用增益为12 dBd的8木天线:
MC1-0707:某业余电台使用半波长垂直偶极天线发射时,对方所收信号的强度为S4.现发射功率不变軤曉土鸭V威发諼麗箢饰横信方改繳用增益为12dBd的八木天线(最人射方向和极化均不变),则对方所收信号的强度变为:【提示:收信机信号强度指示从S1至S9每档增加6dB】S6
- 半波垂直偶极天线的增益为0 dBd(以偶极天线为参考)。
- 天线增益的变化为:12 dBd – 0 dBd = 12 dB。
- 信号强度增加12 dB,对应S单位增加2(因为每档6 dB)
如果收信方和发信方都采用增益为8.15 dBI的8木天线?
MC1-0708[Q]两位业余爱好者使用半波长垂直偶极天线相互通联,双方所收信号的强度均为S4。现双方发射功率不变,都改用增益为8.15dBi的八木天线(最大辐射方向和极化均不变)再次联络,则双方信号的强度变为:【提示:收信机信号强度指示S1至S9每档增加6dB】S6
- 半波垂直偶极天线的增益为0 dBd(以偶极天线为参考)。
- 天线增益的变化为:12 dBd – 0 dBd = 12 dB。
- 信号强度增加12 dB,对应S单位增加2(因为每档6 dB)。
- 从S4变为S6。
- 如果收信方和发信方都采用增益为8.15 dBI的8木天线:
- 发射天线增益增加:8.15 dBI – 2.15 dBI = 6 dB。
- 接收天线增益增加:8.15 dBI – 2.15 dBI = 6 dB。
- 总增益增加:6 dB + 6 dB = 12 dB。
- 信号强度增加12 dB,对应S单位增加2,从S4变为S6。
注意事项:
- 以上计算均假设天线在最大方向辐射且极化匹配,无其他损失。
- 信号强度S单位的变化基于每档6 dB的规范,实际收信机可能略有偏差,但一般按此计算。



