【题目编号】MC1-0663
【题目】垂直接地天线（GP）由电气长度为 1/4 波长的垂直振子加上一个“镜像地平面”构成， 因十分简洁而被大量应用于手持和车载业余通信。但是，这种天线的工作有效性往往不如理 论预计的那么完美，特别是在波长较长的波段。造成这种情况的原因及改善方法是：
【答案】A
[A]缺乏有效接地镜像；GP 天线必须有足够大的导电平面以形成振子镜像，否则谐振频率和 阻抗都与理论值有出入。为此，应尽量用大面积金属导体与天线/馈线的接地端相连
[B]1/4 波长垂直振子显然是太短了。改成 1/2 波长即可解决问题
[C]1/4 波长垂直振子显然是太短了。在振子当中串联加感线圈即可解决问题
[D]天线与电缆直接相连，匹配不佳。在天线和电缆之间加接“巴伦”即可解决问题
考点速览
题干先讲清了垂直接地天线（ground plane antenna，简称 GP）的构造：四分之一波长垂直振子加一个镜像地平面，并指出它在波长较长的波段表现往往不如理论预期。答案是缺乏有效接地镜像，应尽量用大面积金属导体与天线、馈线的接地端相连。
镜像原理：四分之一波长为什么够用
单根四分之一波长的垂直振子悬在空中、末端接馈线，本身是不平衡、不完整的辐射体。一旦它下面有一块理想导电平面，电磁学上的镜像效应就登场了：平面下方出现一个虚拟的镜像振子，它与上方的真实振子合成一副半波偶极天线。真实的四分之一波长振子负责辐射，那个并不存在的镜像振子负责把方向图补全。
这就是 GP 天线能用四分之一波长工作的道理，也是它结构简单的根源。代价写在前提里：这个推理假设下面那块导电平面无限大、理想导电。真实的天线架在楼顶、车顶或者地面上，导电平面的大小和导电性能都有限。
波长越长，地平面越难做
镜像是否有效，取决于导电平面的尺寸相对于工作波长。一个粗略的工程判据是，导电平面半径至少要达到四分之一波长，效果才比较像样。频率越高波长越短，这个尺寸越容易满足：一百四十五兆赫兹的四分之一波长约半米，车顶那块铁皮就绰绰有余；到了七兆赫兹，四分之一波长约十米，想要一块半径十米的理想金属平面，在多数场合是想都不用想。
于是就有了题干说的现象：VHF、UHF 频段 GP 天线表现良好，短波波段却常常令人失望。地平面不足带来的后果很具体：镜像不完整，天线的谐振频率会偏离设计值，馈电点阻抗也跟理论值有出入，原本算好五十欧姆的端口可能偏成别的值，驻波比升高，一部分功率被反射回发射机。更根本的是，缺失的那部分镜像意味着本该朝低仰角辐射的能量去了别处，真正有用的辐射被削弱。
改善的方法很直接：把接地端接到尽可能大的金属导体上。车载时利用车体金属，固定架设时铺设地网（ground radial），用若干根四分之一波长的导线呈放射状铺在地面或略微架高，接在天线底座与馈线外皮共同的接地点上。地网根数越多、铺得越均匀，镜像越接近理想，谐振频率和阻抗就越贴近设计值。
逐项辨析
选项 A 说症结是缺乏有效接地镜像，GP 天线必须有足够大的导电平面才能形成振子镜像，否则谐振频率和阻抗都会偏离理论值；改善办法是尽量用大面积金属导体与天线、馈线的接地端相连。原因、后果、对策三样齐全，与镜像原理和工程实践一致。正确。
选项 B 说四分之一波长振子太短，改成二分之一波长即可解决问题。四分之一波长不是太短，而是 GP 天线配合镜像地平面时的设计长度本身；把振子加长到二分之一波长，确实会改变天线的输入阻抗与方向图，但那等于换了一副天线，并没有补上缺失的地平面。把症状归给长度，是找错了病根。错误。
选项 C 说振子太短，在振子当中串联加感线圈即可解决。加感线圈的作用是让缩短的振子在目标频率上谐振；本题的振子本来就是四分之一波长的设计值，并不短。即便真加了感，解决的也是谐振点问题，跟地平面缺失导致的镜像不足、辐射削弱毫无关系。错误。
选项 D 说天线与电缆直接相连、匹配不佳，加接巴伦即可解决。巴伦（balun，平衡—不平衡变换器）的功能是在平衡负载与不平衡馈线之间做转换，顺便抑制馈线外皮上的共模电流。它改善的是馈电端的平衡与匹配，不能让缺失的地平面长出来，也不能恢复被削弱的低仰角辐射。对于一些振子馈电的对称天线，巴伦确实是标配；对 GP 这类不平衡天线，它不是针对本题症结的方案。错误。
易混淆点：加感治谐振，地网治效率
这两种手段经常被混为一谈，判据很简单：加感线圈接在振子里，改变的是振子的电气长度，目标是让天线谐振；地网接在天线底座与馈线外皮的接地点上，改变的是镜像质量，目标是让辐射方向图和阻抗回到设计值。一副 GP 天线可能既需要地网，也可能在振子偏短时需要加感，但两者不能互相代替。
应试要点
记住因果链：GP 天线靠镜像工作，镜像靠导电平面，导电平面尺寸要跟波长相称，波长越长越难做；地平面不足则谐振频率、馈电阻抗双双跑偏，低仰角辐射变差；对策是加大金属导体面积、铺设放射状地网，接到天线与馈线的公共地端。看见振子太短或加巴伦的解法，判为错项。
