【题目编号】MC1-0658
【题目】如需垂直接地天线在大体为零仰角的水平发射方向上具有主辐射瓣并可以与同轴电缆直 接耦合，则振子长度应选为：
【答案】A
[A]1/4 波长
[B]1/2 波长
[C]1/8 波长
[D]3/2 波长
考点速览
题干给了两个并列条件：主辐射瓣落在“大体为零仰角”的水平方向上，并且能和同轴电缆（coaxial cable）直接耦合。前者是方向图要求，后者是阻抗要求，同时满足这两条的振子长度是四分之一波长。这道题把垂直天线最常用的形态、它的镜像原理和馈电阻抗串在一起考。
四分之一波长单极子与它的地下镜像
垂直接地天线（vertical ground-plane antenna，常简称 GP）由一根垂直振子加一块地平面或若干根辐射状地网线构成。分析它的辐射可以借用镜像法（image theory）：理想导体地面上方一根垂直振子，等效于去掉地面、在地面下对称地放一根镜像振子。四分之一波长振子加上它的镜像，正好拼成一个半波偶极子（half-wave dipole）。
半波偶极子的最大辐射方向垂直于振子轴。振子是垂直的，垂直于它就意味着沿地面向四周辐射，仰角接近零度——这正是题干要的水平主辐射瓣。极化方式也随之确定，是垂直极化（vertical polarization）。
馈电点阻抗同样由这个等效关系确定。自由空间中的半波偶极子输入阻抗约七十三欧，略呈感性；把它“对折”到地面上，四分之一波长单极子的馈电点电流相同而电压减半，阻抗约三十六欧。实际工程中受地面导电率、地网疏密和振子直径影响，这个值大致落在三十到五十欧之间。五十欧同轴电缆正落在这个范围内，接上去不需要额外的匹配网络，题干所说的“直接耦合”就是这个意思。
另外三种长度为什么不合适
半波长振子架在地面上，镜像使等效天线变成全长一个波长。全波天线上的电流分布出现了反相段，最大辐射方向被抬到三十度到四十度的高仰角，能量不再集中在水平方向；而且它的馈电点正落在电流零点附近，阻抗高达数千欧，接五十欧同轴电缆会严重失配。
八分之一波长属于更极端的电小天线。辐射电阻只有几欧甚至更低，容抗却很大，效率低、带宽窄，必须加匹配网络才能工作，谈不上“直接耦合”。
二分之三波长则是多瓣结构。电长度超过一个波长后，电流分布里出现多个反相区段，方向图分裂成若干个高仰角的瓣，主辐射方向既不在水平方向，增益也不集中；它的输入阻抗同样远离五十欧。
逐项辨析
选项 A 的四分之一波长同时满足两个条件，正确。它靠镜像效应获得零仰角主瓣，又靠约三十六欧的馈电点阻抗与五十欧电缆大致匹配。
选项 B 说半波长振子。半波振子加地面镜像后等效为全波天线，主瓣抬高到高仰角方向，与“零仰角”矛盾；其馈电阻抗也远高于五十欧，不能直接耦合。这一项两条都不满足。
选项 C 说八分之一波长。长度过短，辐射电阻太低、电抗太大，效率与带宽都差，必须加匹配网络，与“直接耦合”的要求相悖；短振子的方向图虽仍偏向水平，但辐射能力太弱。
选项 D 说二分之三波长。多段反相电流使方向图分裂成多个高仰角瓣，主辐射瓣不在水平方向，阻抗也不匹配，两条都不成立。
零仰角主瓣对远距离通信的意义
垂直天线把能量压在低仰角，对短波远距离通信（DX）特别有用。天波经电离层一次反射的落点距离，随发射仰角减小而增大；仰角越低，一跳打得越远，同样的功率能覆盖更远的区域。代价是高仰角方向被牺牲，几百公里以内的近距离天波联络反而吃力，需要近垂直入射天波（NVIS，near vertical incidence skywave）那种高仰角辐射时，就必须换天线形式或架设方式。
应试要点
三个数记牢：四分之一波长垂直单极子馈电点阻抗约三十六欧，半波偶极子约七十三欧，两者的最大辐射方向都垂直于振子轴。题干里只要同时出现“零仰角主瓣”和“与同轴电缆直接耦合”，答案就锁定四分之一波长。
