单极天线

单极天线？镜像理论的应用在本节中通过几种形式的单极天线说明。单极天线或单极子天线是指将一个偶极天线从中间的反馈点处分成两部分，并且通过地平面进行馈电。图1-79给出了三种单极天线及其镜像。单极天线常常由穿过接地板的同轴线进行馈电，如图1-80a所示

极天线上的电流和电荷分布与对应的偶极天线的上半部分相同，但是端口电压只是偶极天线的一半。电压为一半是因为单极天线的缝隙宽度只是偶极天线的一半，于是相同的电场在一半的距离上便得到一半的电压。于是单极天线的输入阻抗等于对应的偶极天线的半，或者写成

这可以容易地从辐射电阻角度给予证明。因为场只在上半空间内分布，于是在相同的电流下辐射功率只是偶极天线的一半，于是，单极天线的辐射电阻为

例如短单极天线的辐射阻抗从式（1-145）得到

其中h是单极天线的长度，并且△z=2h。

理想导电地上方的单极天线的辐射方向图，和放置在自由空间中的偶极天线的方向图是相同的，因为地平面上方的场分布是相同的。于是，一个穿过理想导电地馈电的单极天线辐射的能量是对应的偶极天线辐射功率的一半，因为尽管它们的功率流密度是相同的，但是单极天线的辐射仅局限于上半空间。其结果是，理想地平面上的单极天线的波束立体角是对应的自由空间内的偶极天线的二分之一，于是方向系数是偶极天线的2倍

这也可以通过另外一条途径得到：如果一个自由空间中的偶极天线的最大辐射强度为Um那么理想导电地上方长度为其一半的单极天线，若电流振幅与前者相同，则也将具有相同的辐射强度Um，因为它们的场分布是相同的。设偶极天线总的辐射功率是P，则单极天线的辐射功率仅为P。从而这两个天线的方向系数分别为

方向系数的增大不是由辐射强度的增大引起的，而是由平均辐射强度的提高引起的，这是因为单极天线的辐射功率只有偶极天线辐射功率的一半一个四分之一波长单极天线的方向系数是自由空间中半波振子天线方向系数的2倍，也就是说

对于较低的频段，四分之一波长或更短的单极天线的物理尺寸已经相当大。例如，在调幅广播波段的IMHL处，对应的波长是300m，于是四分之一波长的单极天线竟然高达75m。

这样高大的结构难以自持，所以要用拉线支撑。这些拉线中可能存在向下的电流，这将抵消垂直电流元的作用，需要加入绝缘子来将这些电流阻断。如果允许电流从单极天线向外流向引线，那就演变成加有顶负载的伞形天线，于是天线顶端的电流不再为零。只要运用得当，有助于提升辐射电阻。