單極天線？鏡像理論的應(yīng)用在本節(jié)中通過幾種形式的單極天線說明。單極天線或單極子天線是指將一個(gè)偶極天線從中間的反饋點(diǎn)處分成兩部分，并且通過地平面進(jìn)行饋電。圖1-79給出了三種單極天線及其鏡像。單極天線常常由穿過接地板的同軸線進(jìn)行饋電，如圖1-80a所示

極天線上的電流和電荷分布與對(duì)應(yīng)的偶極天線的上半部分相同，但是端口電壓只是偶極天線的一半。電壓為一半是因?yàn)閱螛O天線的縫隙寬度只是偶極天線的一半，于是相同的電場(chǎng)在一半的距離上便得到一半的電壓。于是單極天線的輸入阻抗等于對(duì)應(yīng)的偶極天線的半，或者寫成

這可以容易地從輻射電阻角度給予證明。因?yàn)閳?chǎng)只在上半空間內(nèi)分布，于是在相同的電流下輻射功率只是偶極天線的一半，于是，單極天線的輻射電阻為

例如短單極天線的輻射阻抗從式（1-145）得到

其中h是單極天線的長度，并且△z=2h。

理想導(dǎo)電地上方的單極天線的輻射方向圖，和放置在自由空間中的偶極天線的方向圖是相同的，因?yàn)榈仄矫嫔戏降膱?chǎng)分布是相同的。于是，一個(gè)穿過理想導(dǎo)電地饋電的單極天線輻射的能量是對(duì)應(yīng)的偶極天線輻射功率的一半，因?yàn)楸M管它們的功率流密度是相同的，但是單極天線的輻射僅局限于上半空間。其結(jié)果是，理想地平面上的單極天線的波束立體角是對(duì)應(yīng)的自由空間內(nèi)的偶極天線的二分之一，于是方向系數(shù)是偶極天線的2倍

這也可以通過另外一條途徑得到：如果一個(gè)自由空間中的偶極天線的最大輻射強(qiáng)度為Um那么理想導(dǎo)電地上方長度為其一半的單極天線，若電流振幅與前者相同，則也將具有相同的輻射強(qiáng)度Um，因?yàn)樗鼈兊膱?chǎng)分布是相同的。設(shè)偶極天線總的輻射功率是P，則單極天線的輻射功率僅為P。從而這兩個(gè)天線的方向系數(shù)分別為

方向系數(shù)的增大不是由輻射強(qiáng)度的增大引起的，而是由平均輻射強(qiáng)度的提高引起的，這是因?yàn)閱螛O天線的輻射功率只有偶極天線輻射功率的一半一個(gè)四分之一波長單極天線的方向系數(shù)是自由空間中半波振子天線方向系數(shù)的2倍，也就是說

對(duì)于較低的頻段，四分之一波長或更短的單極天線的物理尺寸已經(jīng)相當(dāng)大。例如，在調(diào)幅廣播波段的IMHL處，對(duì)應(yīng)的波長是300m，于是四分之一波長的單極天線竟然高達(dá)75m。

這樣高大的結(jié)構(gòu)難以自持，所以要用拉線支撐。這些拉線中可能存在向下的電流，這將抵消垂直電流元的作用，需要加入絕緣子來將這些電流阻斷。如果允許電流從單極天線向外流向引線，那就演變成加有頂負(fù)載的傘形天線，于是天線頂端的電流不再為零。只要運(yùn)用得當(dāng)，有助于提升輻射電阻。