单极天线，也称为垂直于导电平面的垂直天线。单极天线波长四分之一， 垂直于接地板。天线被安装于地面上。这里所说的地面可以是实际的地面，亦 或是一个人工的地面，如船体和车身。在较低的端部来实现单极天线的馈电， 馈电线的接地导体与所承载的平台相连接。单极子天线的馈电方式与设备的结 构息息相关。如果说设备有金属外壳，研发人员则倾向于采用同轴馈电方式； 如果说设备本身并没有携带金属外壳，那就需要为其设置专用的金属反射板。

通过仿真软件 HFSS，我们可以得到天线的辐射增益图。半波偶极子天线在 垂直平面中的方向图和单极子天线很像。而在水平方向上，垂直单极天线是具 备全向性性质的。通过观察天线 2D 远场图，其 H 面 0dB 波瓣宽度应该为 360°。 有许多因素在影响着单极子天线的输入阻抗，比如说单极子天线的形状以及单 极子天线的结构。这里需要指出，单极子天线的辐射功率仅仅为偶极天线的一 半。

在某些移动和便携设备上，因为这些设备的小型化做得很好，所以大尺寸 的天线会和它们无法兼容。在这种情况之下，根据实验得出结论，本文采用提 高天线感抗的方法来延长天线的电气长度。当然，这种做法既可以在天线的底 部，也可以在天线的中间部位来进行。

单极子天线具备一定的可塑性。我们可以对单极子天线进行改造。在单极 子天线上开孔，天线的辐射源的结构会发生一些改变，这样单极子天线将同时 具备圆环天线的特点。

1。2 单极子天线的国内外研究现状

第二章 单极子天线理论

2。1 单极子天线的基本概念

单极子天线具有四分之一波长。单极子天线被安装在一个平面上。单极天 线在垂直平面上的辐射方向图与半波偶极天线在垂直平面中的方向图形状相似， 但没有地下辐射。而在水平面上，垂直单极天线是可以在 360°的范围内均匀 辐射。也就是说具备全向性。

2。2 单极子天线和偶极子天线的区别及联系

半波偶极子天线，它的上臂和下臂各有 1/4 波长。偶极子天线的总长度为 半个波长。人们把偶极子天线称之为半波振子，就是这个原因。偶极子天线的 振子，其位置是不固定的。可以在水平位置，也可以在垂直位置。偶极子天线 的上下臂的电流值是相同的。电流分布遵循中间馈电点到两端点的趋势。它的 方向图是对称的，以馈电点为中心。在偶极子天线的基础之上，我们还可以研 发出折叠振子。比如说著名的马可尼天线，就是基于偶极子天线技术而制作的。

在偶极子天线的研发基础之上，单极子天线被研发出来。在偶极子天线刚 被研发出来时，它有两个臂。而且每个臂的臂长为四分之一波长。偶极子天线 的方向图类似于一个面包圈。研究人员在这基础之上，利用镜像原理，在偶极 子天线的单臂下面加上了一块金属板。这样，偶极子天线就完成了向单极子天 线的转变。

2。3 单极子天线的分析方法

通过对天线的计算求解，研究者们可以得到天线周围的电磁场性质。从而 进一步获取电磁场的 E 面、H 面、3D 方向图、电压和电流增益等重要的参数。 传输线理论、空腔模型理论、全波理论一直都是重要的分析方法。

(1):我们可以从一维的角度，用传输线理论模型来指导分析单极子天线， 把天线看作是一根特殊的导线。这样的分析是比较初略的，不准确的。

(2)：我们可以从二维的角度，用空腔模型理论来指导分析单极子天线，把 天线看作是一个二维的腔体。