四分之一波长天线

　　四分之一波长天线是另一种重要的天线类型，具有独特的特性和应用。

　　结构和工作原理

　　四分之一波长天线通常由单个导电元件组成，其长度约等于工作频率波长的四分之一(λ/4)。它通常与接地平面结合使用。接地平面可以是物理导电表面，例如金属板，也可以是由周围环境的电气特性产生的有效接地平面。当交流电施加到天线时，导电元件充当开口传输线。选择四分之一波长长度是因为在此长度下，天线馈电点的阻抗可以与将其连接到发射器或接收器的传输线的阻抗匹配。沿天线元件的电流分布是不均匀的，最大电流位于基极(连接到馈电点)，最小电流位于开口端。这种电流分布会产生辐射到周围空间的电磁场。

　　辐射方向图

　　四分之一波长天线的辐射方向图通常是单向的。在远场，它在垂直于天线轴线和接地平面的方向上辐射最有效。辐射强度随着与该垂直方向夹角的增大而减小。接地平面在形成辐射方向图方面起着至关重要的作用。它反射天线元件辐射的电磁波，有效地使目标方向上的辐射加倍。辐射方向图在远离接地平面的方向上通常呈半球形，而在朝向接地平面的方向上则有一个相对尖锐的零点。

　　应用

　　四分之一波长天线广泛应用于移动通信设备。例如，在移动电话中，内置天线通常基于四分之一波长原理设计。它们也用于一些需要紧凑高效天线解决方案的无线传感器中。在户外应用中，四分之一波长天线可用于无线接入点，以在特定区域提供无线覆盖。它们也用于某些射频识别 (RFID) 系统，其中单向辐射模式可用于在特定方向上读取或写入 RFID 标签数据。

　　优点和局限性

　　四分之一波长天线的主要优点是其紧凑的尺寸。由于天线元件的长度仅为波长的四分之一，因此在相同工作频率下，它比半波长天线短得多。这使得它适用于空间有限的应用，例如移动设备。另一个优点是单向辐射模式，这在需要在特定方向上聚焦辐射的应用中非常有用。然而，四分之一波长天线对接地平面的存在更为敏感。如果接地平面设计不当或接地平面附近有障碍物，则会严重影响天线的性能。此外，在某些情况下，四分之一波长天线的辐射效率可能低于其他一些天线设计。