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半波偶极子天线是一种结构简单的基本线天线，也是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线之一。半波偶极子天线由两根直径和长度都相等的直导线组成，每根导线的长度为1/4个工作波长。导线的直径远小于工作波长，天线的激励是等幅反向的电压信号，加在天线中间的两个相邻端点上，且天线中间两个相邻端点间的距离远小于工作波长，可以忽略不计。
图3.1.1 半波偶极子天线
对于从中心馈电的偶极子天线，其两端为开路，故电流为零。工程上通常将其电流分布近似为正弦分布。假设将偶极子天线沿 z 轴方向放置，其中心位于坐标原点，如图3.1.1所示，则长度为 l 的偶极子天线的电流分布可以表示为
I （ z ）= I 0 sin k （ l -| z |） - l ≤ z ≤ l （3-1-1）
式中， I 0 是波腹电流；k是波数，且 k =2π/λ； l 是偶极子天线一个臂的长度。对于半波偶极子天线而言，其长度 l =λ/4。把上述参数代入到式（3-1-1）中，则半波偶极子天线的电流分布可以改写为：
I
（
z
）=
I
0
sin （
-
kz
）=
I
0
cos（
kz
） （3-1-2）
已知半波偶极子天线上的电流分布，可以利用叠加原理来计算半波偶极子天线的辐射场。半波偶极子天线可以看成是由长度为d z 的电基本振子天线连接而成的，d z 这一小段天线上的电流等幅同相，但沿着 z 轴的电流幅度是按式（3-1-2）给出的正弦分布的。
对第1章中计算出的电基本振子的辐射场，即式（1-1-10）和式（1-1-12），进行积分运算后，可获得半波偶极子天线的辐射场，具体表示为：
式（3-1-3）经整理可得：
加上方向特性，半波偶极子天线的远区辐射电场为：
式中，
称为半波偶极子天线的方向性函数。
再根据远区场的性质，可以求得半波偶极子天线的磁场为：
根据式（3-1-6）可以绘出半波偶极子天线的归一化场强方向图，在 H 平面（ θ =90°）极坐标方向图是一个圆。在 E 平面（ φ 为常数）中，辐射场强会随着角度 θ 的变化而变化， θ =± 90°方向上场强最大， θ =0°和 θ =180°方向上场强为零。
根据式（1-2-3）和式（1-2-4）给出的方向性系数的定义，并代入式（3-1-6）给出的半波偶极子天线的方向性函数，可以计算出半波偶极子天线的功率方向性系数为：
若以分贝表示，则为：
D dB =10lg（1.64）=2.15dB （3-1-9）
说明：dB、dBi和dBd的区别
dB、dBi和dBd常用于表示天线的增益或方向性系数。其中dB是辐射功率和输入功率的比值，其计算公式为10 × lg（辐射功率/输入功率）。而dBi和dBd则分别是以全方向性天线和半波偶极子天线为基准来表示天线的增益或者方向性。由式（3-1-9）的计算结果可知，偶极子天线的方向性系数为2.15dB，因此有1dBd=2.15dBi。
天线的平均功率密度可以用平均坡印廷矢量来表示，即：
P
av
=
（
E
×
H
*
） （3-1-10）
把半波偶极子天线的辐射电场和辐射磁场，即式（3-1-5）和式（3-1-7），代入式（31-10）可得：
半波偶极子天线的辐射功率则为：
这里使用 R r 来表示辐射电阻，有：
由式（3-1-12）和式（3-1-13）可以计算出半波偶极子天线的辐射电阻为：
R r =73.2Ω（3-1-14）
根据基本的传输线理论，输入阻抗一般同时包含实部和虚部两部分，即为：
Z in = R in + j X in （3-1-15）
其中，实部电阻 R in 包含辐射电阻 R r 和导体损耗所产生的导体电阻 R σ 。对于良导体而言，导体电阻可以忽略，此时实部电阻仅包含辐射电阻，即为：
R in ≈ R r （3-1-16）
由理论分析可知，如图3.1.1所示的偶极子天线在天线长度2 l 约为λ/2时，虚部电抗 X in =0。若采用更精确的场论分析，当2 l =0.48λ时， X in =0。综合以上的分析，对于半波偶极子天线而言，输入阻抗可以近似为：
Z in ≈ R r =73.2Ω（3-1-17）
可见，半波偶极子天线的输入阻抗是纯电阻，易于和馈线匹配，这也是它被较多采用的原因之一。
对于半波偶极子天线，若是利用镜像法，引入接地面，可以技巧性地将半波偶极子天线的长度减少一半，即1/4波长单极子天线，如图3.1.2所示。
图3.1.2 单极子天线及其等效
对于如图3.1.2 （a）所示的1/4 波长单极子天线，利用镜像法可以等效成如图3.1.2 （b）所示的半波偶极子天线。半波偶极子天线对整个空间区域均有辐射功率，而1/4波长单极子天线因为引入接地面，电磁波只在接地面上方有辐射功率。因此，1/4波长单极子天线的辐射功率只有半波偶极子天线的一半，从而1/4波长单极子天线的辐射电阻也只有半波偶极子天线的一半，即1/4波长单极子天线的辐射电阻约为36.6Ω。然而，对于方向性系数而言，由于其定义为方向图函数的最大值和平均值的比值，因此1/4 波长单极子天线和半波偶极子天线的方向性系数一致，都为2.15dB。