单极子天线

????????当双极子天线的一个臂演变为无限大地平面时就形成了一个单极子天线，依据单极子天线形状的不同可以将单极子划分为不同的种类，例如三角锥形、圆锥形、袖形等，这里只关注普通的垂直接地细直单极子天线。

????????依据镜像原理，单极子天线模型可等效为图一所表示的分析模型，天线长度为L，沿Z轴放置。

其辐射场可表示为：

其中方向图函数f(θ)表述为：

方向性系数Dv可表述为

????????上式中Dd为相应自由空间中对称振子的方向性系数，其为垂直接地单极子振子的一半。此种关系可简单理解为单极子天线的辐射范围为半空间，所以能量的集中程度要高于对称振子天线。

????????为了对单极子天线的一些特征有直观的认证，这里以一个简单的印制单极子为例来做说明。天线结构如图二所示，天线长24.41mm，宽4.0mm，介质层为FR4（介电常数4.4），介质层厚度为1mm。图中标示的网格剖分方式是实际仿真中使用的，其S11参数的仿真结果如图所示，在2.4~2.5GHz频带内，直接使用Lumpport进行亏电时，S11参数可在-20dB以下。为了与实际情况相符合，增加了一段3mm长1mm宽的微带线作为馈电线，此时S11曲线的深度有明显上抬，上抬的幅度在10dB左右，但是S11仍然可保持在-15dB以下。对天线的方向图来讲，辐射能量在XY平面具有较好的覆盖。