双极天线就是前面提到的对称振子天线，这种天线从馈电输入端看去有两个臂。所谓单极天线，就是从输入端看去只有一个臂的天线，如导电平板上的鞭天线，垂直接地天线等。 1、近地水平半波天线
近地水平半波振子天线广泛应用于短波通信中(10~100λ=米)，其振子臂可由黄铜线、钢包线和多股软铜线水平拉直构成，中间由高频绝缘子连接两臂，可由双线传输线馈电，如图4-1所示。
图4-1 架设在地面上方的水平天线
电磁铁开关
近地水平天线的分析方法前面已经介绍，可采用镜像法和考虑地参数的反射系数法，这里采用镜像法。求上图问题yz 平面和xz 平面内的方向图函数。用镜像法求解时，可看作是等幅反相的二元阵。天线轴在y 方向，阵轴在z 方向。 ■上半空间辐射场的模 60|||(,)|m T I f r
θϕ=E ， 20/θπ≤≤ (4.1) 式中，0(,)(,)(,)T a f f f θϕθϕθϕ=，
弯头制作20cos(cos )(,)sin f πθϕΔ=Δ
，为半波振子方向图函数， △为天线轴与射线之间的夹角，cos sin sin Δθϕ=。
(,)2sin(cos )a f H θϕβθ=，为等幅反相馈电的二元阵因子。
面内(/2■yz 平)
自动杀菌净手器ϕ=π的方向图函数采用地面与射线之间的夹角Δ来表示，注意关系/2θπ=−Δ，有
20cos(cos )2()()()2sin(sin )sin T a f f f H ππλΔΔ=ΔΔ=⋅ΔΔ
(4.2a) ■xz 平面内(H 面，0=的方向图函数
)ϕ
半波振子：(/2πΔ=)
0(,)1f θϕ=，
二元阵阵因子(用角表示)：Δ(,)2sin(sin )a f H θϕβ=ΔΔ 2()2sin(sin )T f H πλΔ=Δ (4.2b)
由式(4.2a)可画出yz 面内的方向图随架高H 的变化，如图4-1-1所示。
图4-1-1 yz 面内水平振子的方向图随架高H 的变化
由式(4.2b)可画出xz 面(H 面)内的方向图随架高H 的变化，如图4-1-2所示。
图4-1-2 xz 面(H 面)内水平振子的方向图随架高H 的变化
讨论：
(1) 水平振子天线沿地面方向辐射场为0。这是由于水平天线与其镜像天线的电
流反相，在地面方向波程差为0，辐射场相互抵消，合成场为0。
(2) 当/4H λ≤时，H 面内的方向图在范围内变化不大，最大值在
方向上，这种架设不高的水平半波天线，可用在300公里内的天波通o o 60~90Δ=o 90Δ=
讯中。
(3) 在H 面内的方向图仅与架高H 有关，与天线长度无关。当0.3H λ>时，最
大辐射方向不止一个(波瓣分裂)，/H λ愈大，波瓣越多，靠近地面的第一波瓣的仰角愈小。(见书上图4-1(b))。
根据通信仰角Δ选择架设高度H 令2sin(sin )1H πλ
Δ= →
2sin 2H ππλΔ= 得： 4sin H λ=Δ
(4.3) 2、近地垂直半波天线
近地垂直半波振子如图4-2所示。用镜像法求解辐射场时，可看作是等幅同相的二元阵。天线轴与阵轴重合。
图4-2 近地垂直半波天线
■上半空间辐射场的模
60|||(,)|m T I f r
θϕ=E ，20/θπ≤≤ 0(,)(,)(,)T a f f f θϕθϕθϕ=，
式中，20cos(cos )(,)sin f πθθϕθ
=，为半波振子方向图函数。 (,)2cos(cos )a f H θϕβ=θ，为等幅同相馈电的二元阵因子。
■E 面内的方向图函数
即xz 平面和yz 平面等。仍然采用地面与射线之间的夹角Δ来表示，注意关系/2θπΔ，
=−20cos(sin )2()()()2cos(sin )cos T a f f f H ππλΔΔ=ΔΔ=⋅ΔΔ
(4.4) ■H 面内的方向图函数
蜗轮滚刀即xy 平面(/2θπ=，Δ0=)：
记忆辅助=
显然，近地垂直振子在xy 平面(H 面)内的方向图为一圆。在yz 平面(E 面)内的()2T f Δ
方向图由式(4.4)计算，在此平面内的方向图随架高H 的变化如下图4-2-1给出。
图4-2-1 yz 面(E 面)内垂直振子的方向图随架高H 的变化
由图可见：(1) 振子的最大辐射方向始终为沿地面方向。因它可看作是侧射式
(2) ，在地面上的方向图为一个圆。
图将出现副瓣，
3、在自由空间中，半波振子的输入阻抗为：)或电路调谐予以消除，电阻部分是选择馈电传为
1
近地垂直半波二元阵，天线和其镜像的电流等幅同相，在地面方向波程差为0，辐射场相互叠加，合成场最大。
方向图关于z 轴旋转对称(3) 随着架高H 的增加，相当于共轴二元阵间距增大，E 面方向H 愈大，副瓣个数增加且副瓣幅度增大。
近地半波天线的输入阻抗
半波振子的输入阻抗就是其辐射阻抗。1173.142.5()Z j =+Ω。
其电抗部分可调整振子长度(缩短输线进行匹配的重要依据。
近地半波振子的输入阻抗 1111Z Z Z ′=± (4.5)
式中，11Z ′为天线与其镜像间的互阻抗，与架高H 有关。对垂直振子取“+”号；对水平振子取“－”号。
书上P65图4-4给出了水平和垂直半波天线在不同高度时的输入电阻。实际上，近地水平和垂直半波振子可看作是平行和共轴排列的二元阵，这两种排列的半波振子二元阵的互阻抗随间距的变化前面已经计算并绘出了曲线，如下图4-3
所示。图中的1211
Z Z ′=。因此，图4-3中的互阻抗叠加上自由空间半波振子的辐射阻抗11735()Z j =+Ω就是近地半波振子的输入阻抗
42.5.142.11
73.11j Z ′Z =+±
该式的实部结果就是书上P65图4-4示结果。现把其虚实部结果绘于图4-3-1。
所
图4-3 平行和共轴排列的二元阵互阻抗随间距的变化
in Z 随/H λ的变化 (b) 垂直半波振子的in Z 随/H λ(a) 水平半波振子的的变化
图4-3-1近地水平和垂直半波振子输入阻抗随架高的变化4、近地半波 天线的方向性系数与增益
防水开关电源
由 2120(,)T m m f D r
R θϕ=， (,m m θϕ)为最大辐射方向 对水平半波振子，由式(4.2b)H 面方向图函数，(,f )2T m m θϕ=，
对垂直半波振子，由式(4.4)E 面方向图函数，(,)2T m m f θϕ=
得： 480r
D R = (4.6) 式中的r R 可由取实部求得。增益为
式(4.5) a G D η= (4.7) 式中，)a L /(r r R R R η=+为天线效率。其中L R 表示损耗电阻，包括天线导线热损耗、绝缘子损耗、地损耗等。一般情况下，除地损耗外其它损耗可忽略不计。若大，则地损耗不1a η ，此时，G ≈D 。
4.2对称天线的频带宽度
天线的电气参量大偏离中心频率(设计频多数都是频率的函数。当工作频率
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