这部分，我们将集中讨论垂直单极子天线。单极子天线需要某种地面系统来构成天线“遗失”的另外一半，减少近场区的能量损耗。本文我们将介绍 Rudy Severns ，N6LF的一些理论。关于本文讨论的主题，他贡献很大。
在“天线基本理论”和本文中，垂直单极子天线的讨论主要是在理想地表条件下进行的。同时我们简单讨论了自由空间中的接地平面天线。它的地面系统由4根接地的辐射棒组成。
理想地表作用于垂直单极子天线，使得单极天线功能上与中心馈电的偶极天线相似，但是谐振时馈点电阻是偶极天线的一半。对实际垂直天线而言，如何才能得到理想地表呢？
1．在近场感应区模拟理想地表
在天线下面的地面上或地表附近安装一个大型的金属屏或者金属网，可以模拟出理想地面的作用效果（就馈点处的电阻和损耗而言）。在天线的每一个方向上，金属屏（也被称做地网系统，尤其是当它高出地面时）必须长达至少半个波长。此时，λ/4垂直细天线的馈点电阻将接近理论值
36.6Ω。然而，对大部分业余爱好者来说，在 HF 波段，使用这样的金属屏以模拟理想地表的方法并不实际。
基于 Brown ， Lewis 和 Epstein 在1937年发表的研究结果设计了一个地面系统，它包含120条导线，每条至少长λ/2。这些导线从天线底部出发呈发射状分布，在一个圆周上等间隔分布。就感应场电流而言，这也是模拟理想地表的一个切实可行的方法。这些导线可以直接安装在地面上，也可以安装在地下几英寸处。
模拟理想地表的另外一种方法是采用接地平面天线，它的4根辐射棒要高于有耗地面适当的高度。实践证明，这个高度值（4根辐射棒组成的人工地面系统与地面之间的距离）大于λ／8时结果非常理想。有关接地平面天线的更多知识将在后续有关“低频天线”的文章中加以介绍。
对竖直天线而言，无论采样哪种方法（使用金属网或大量地网辐线构成的大型地面屏，或者使用接地平面天线的人工地面来模拟理想地表）都可以减少天线附近区域的地面损耗。因为屏导体是彼此紧密地结合在一起的，阻值将远小于有耗、低导电率地面的电阻。如果没有使用地面屏或接地平面天线的地面系统， RF 电流将强制性流入有耗、低导电率地面，然后回到天线底部。地面屏或接地平面天线的地面系统将避免电流在有耗地面中流动。
2.准理想地面系统
当垂直单极子天线地面系统为准理想地面屏时会发生什么样的情况呢？该地面系统由安放在地面上的呈发射状分布的大量导线构成（称为地网辐线）。关于垂直天线的地面系统仍然存在大量的疑难问题，相关的信息也比较缺乏。对于地面上的垂直天线，通常认为“地网辐线的数量越多越好”，“使用大量的短的地网辐线比仅使用几根长的地网辐线好”，这些观点常被作为地网辐线地面系统优劣的评判准则。但是还存在许多问题，例如不同地网辐线系统之间的区别，以及在给定长度的情况下地网辐线的最佳使用数目等。实际上这些问题都可以归结为一个：对于安装在地面上的竖直天线，需要使用多少条地网辐线，这些地网辐线的长度又应该取多少？
对于许多业余天线系统来说，由于受到空间和资金的限制，一个由120条λ/2地网辐线构成的地面系统并不实际。遗憾的是，随着地网辐线数量的减少，地面的电阻 Rg 急剧增加。当使用大型的地面系统受到限制时，为了使地面损耗最小，我们需要理解地面损耗产生的机理，在空间和预算许可的条件下实现地面系统设计的最优化。
3．电场和磁场
在后续“天线基本理论”中，为了解释天线的一些基本理论我们引入了电场和磁场。为了理解地面损耗产生的机理，需要对近场区域的电场和磁场加以研究，首先我们需要知道什么是电场和磁场。下面将对电场和磁场作一个简要的描述。这个描述并不严谨但至少可以帮助我们直观地理解电场和磁场。
1820年， Hans Oerstad 发现，电流流经导线时，会使导线附近的磁针发生偏转。我们把这归因于电流的磁效应（磁场），用 H 表示。 H 是一个矢量，既有大小（ A / m ，安培／米）也有方向。图1中所示是一个典型的实验。图中小磁针的排列就是磁场的形状。该场分布与竖直天线的场分布极其相似。
图1电流流经导体时周围的磁场形状，用小磁针的分布表示。磁针的指向即磁场（ H ）的方向。小磁针的分布大致给出了与导体垂直的平面内的磁场形状。
小磁针（本身就是一个小的磁体）总是试图与磁场 H 的方向保持平行。当磁针围绕导体运动时，磁针的指向也随之改变。磁针的指向就是磁场 H 的方向。当你试图将磁针从原来的位置移开时，你会发现存在一个力阻止磁针离开原来的位置。力的大小与磁针所在位置处的磁场强度成正比﹣﹣称之为该点的场强或 H 的幅度。导体中的电流变大时，由它产生的磁场也会变大。流经天线的电流也会产生磁场，该磁场即为近场的一个分量。
天线周围还存在电场（ E ），该电场可以通过一个平板电容进行观察，如图2所示。将一节电池（其电势为 Vdc）连接在平板电容的两端，电容两板之间的电场为 E ，如图中带箭头的线条所示。矢量 E 的单位 V / m （伏特每米），所以电容两端电势为 V ，距离为 d 时， E = V/d（V / m） 。 V 增大或 d 减小，则 E 增大。天线中，天线的各部分之间，天线与地面之间存在交流电势差。这些电势差确定了与天线相关的电场。
图2电场示例， E = Vdc / d₀用交流
电源替换直流电源，电容两板之间将出现位移电流（Id）。
4．传导和位移电流
图2中，用交流电源替换直流电源时，由于电荷的移动（通常是
电子），一个稳定的交流电流将在直流电源和电容两板之间流动。但是电容两板之间﹣﹣特别是当两板之间是真空时，没有电荷的载体来传输该传导电流。然而，电流仍然能够在整个
电路中流动，这是因为电容两板之间存在一个位移电流（Id）--﹣它保证了整个电路中电流的连续性。位移电流和传导电流是两种不同的电流形式。一些观测者更倾向于把传导电流直接称为“电流”，而把位移电流称为“假想”电流，无论使用哪种术语都是可以的。电路中包含电容时，对两种电流都要加以考虑。
在安装在地面上的天线中，位移电流是指从天线表面经空气流入地面的电流。大地中的电流主要是传导电流，但也可能存在位移电流。电容两板之间填充的不是理想的绝缘体时，两板之间同时存在传导电流和位移电流。以填充物为土壤介质为例﹣﹣既具有电阻特性也具有电容特性，这一点将得到很好的说明。土壤介质可以等效为图3中的电路：一个电阻和一个电容的并联，电阻中电流为传导电流Ic，电容中电流为位移电流Id。两个电流进行矢量叠加即为土壤介质中的总电流 IT。
图3电容两板之间填充物不是理想绝缘体时，将同时存在传导电流Ic和位移电流Id。土壤介质既具有电容特性也具有电阻特性。土壤介质中的损耗是由电阻中的电流引起的。
5．垂直天线
垂直天线的两种场（ E ， H ）将在天线周围的地面中感应出电流。垂直天线的电场（ Ez ， V / m ）和磁场（ Hφ，A / m ）如图4所示。由于天线附近的土壤具有相对较大的电阻，因此电场和磁场都将在地面中感应出电流（ IV， IH ），这些电流就是损耗出现的原因。将耗散在地面中的能量（蚯蚓之类的动物喜欢温度较高的地面）从辐射总能量中减去后信号变弱。如图4所示，磁场（ H ）的切线分量会感应出径向流动的水平电流（ IH ）。电场的法向分量（ Ez ，与地面垂直）会感应出沿竖直方向流动的电流（ Iv ）。当然实际情况要复杂的多，但是我们现在只需要概念性地理解这些现象，所以没有必要对实际情况加以深究。
图4竖直天线底部附近的场和地面电流分布。注意：磁场与图2中的磁场分布一致。
现在我们建立这样一个模型：天线的辐射功率为 Pr ，辐射电阻为 Rr ，天线中的电流为I₀有 P ，=I₀²Rr。类似地，通过引入一个损耗电阻 Rg 与 Rr ，串联可以得到地面中的损耗功率： Pg =I₀²Rg。由导体、加载线圈等引起的附加损耗同样可以通过引入串联的损耗电阻来模拟。暂时不考虑这些附加损耗，垂直天线的效率（η）可表示为：
式1
用电阻表示，式1，可转换为：
式2
大体上，效率等于辐射功率与输入功率（ PT = Pr+ Pg ）的比值。也可以这样认为，效率取决于地面损耗电阻（ Rg ）同辐射电阻（ Rr ）的比值，如式2所示。在输入功率恒定的情况下， Rg越小，辐射功率越大。设计地面系统的根本目的就是要减小损耗电阻 Rg 。
垂直天线中的电流及天线底部周围地面中的电流（由 H 场产生）分布如图5所示。Iz表示 H 场产生的半径为 r 的圆柱表面径向流动的电流（称为区域电流）的总和，I₀表示天线底部的馈点电流。理论上讲，该圆柱无限长，Iz为半径为 r 的圆柱表面的电流积分。
图5竖直天线底部附近区域的区域电流。Iz表示H 场感应出的半径为r的圆柱表面径向流动的电流的总和。（图4中Iz被记作IH）。
假设垂直天线的馈点处只有一根接地棒，图6给出了不同天线高度（ h ，用波长度量）处，流经地面然后回到天线的区域电流Iz的幅度同圆柱半径 r 的变化关系。
图6垂直天线底部的区域电流（单位：安培）与高度（ h ）和半径（r，用波长度量）的关系曲线。假定0.25λ天线底部的电流为1 A ，辐射电阻随高度变化时为保证辐射功率恒定必须改变电流（ Pr =I₀²Rr=37 W ）。
此处的高度是指有效电高度。例如：如果对竖直天线顶部加载，则该天线的有效电高度大于它的实际物理高度。
必须注意：在给定物理高度的情况下，对竖直天线顶部加载（加“顶帽”）将减少地面损耗﹣﹣可以从图6中 h 对地面电流的幅度的作用效果曲线观察得到， h 增大地面电流减小。即使只是简单地将加载线圈从天线底部移到天线中央也可以减少地面损耗，因为这样的操作会降低地面电流的幅度。但是我们必须注意：加载线圈消耗的能量不能大于地面损耗的减少量！加载线圈或者“顶帽”都会使辐射电阻 R ，增大，从而提高了效率。
图6中， h 改变 Rr ，也随之改变，可通过改变I₀来补偿 Rr的变化量，从而使辐射功率保持恒定。为保证辐射功率恒定，若 Rr减小，I₀必须增大。天线底部的馈点阻抗与 h 密切相关。例如： h =0.25λ时， Rr为36Ω左右，h =0.1λ时， Rr小于4Ω。关于短天线的更多知识将在后续文章加以介绍。
图6中所示为短天线底部附近地面中天线磁场感应出的大电流。0.1λ高度的垂直天线，其底部地面中的电流强度是0.25λ天线的3倍。天线高度越小，区域电流增加得越快。由于地面损耗与地面电流的平方成正比（ Pg=I₀² Rg），所以在输入功率相同的情况下，在紧靠天线底部的区域内，短天线的地面损耗比0.25λ垂直天线大得多。
可以根据磁场或电场的强度计算土壤中感应电流引起的损耗。假定辐射功率恒定为37 W ，图7中所示为不同高度的天线的 H 场感应电流产生的损耗。天线高度为0.25λ时，距垂直天线底部0.5λ区域内的总损耗大约为16W（图中右部所示），此时天线效率 η =37/（37+16）=70%。 h =0.1λ时，总损耗为94 W 。只考虑 H 场引起的损耗，此时η=37/（37+94）=28%。注意到这两种情况下，大部分损耗都来自于天线底部的邻近区域（《0.1λ）。随 r 增大，总损耗增加的速率迅速减小，如图中所示，变化曲线几乎平直。
图7辐射功率 Pr =37 W ，不同高度（ h ）的垂直天线底部，半径为 r 的圆周内 H 场引起的地面损耗。邻近天线底部的区域内总损耗随 r 增大迅速增加。超过 r =0.15λ区域，总损耗的增加速率迅速减小，曲线接近平直。同时，天线越短，损耗越大。
图8中所示为辐射功率为1500W时，3副不同 h 的垂直天线周围的电场强度的变化曲线。电场强度的大小与地面系统的类型关系不大（电容两端之间的电压与电容两板的尺寸关系不大，与此类比你可以很好地明白这一点）。天线底部附近区域内，0.1λ垂直天线的电场强度约为0.25λ垂直天线的100倍，由于损耗与电压的平方成正比，则电场损耗将是10000倍！辐射功率为1500 W 时，垂直天线底部附近的场引起的损耗有可能使温度达到附近区域内草皮和树丛的着火点。所以天线底部附近0.1λ区域内不能种植草皮等。
图8 Pr 恒为1500W，不同高度垂直天线底部附近区域内的电场强度。
图9计算了辐射功率为37 W 时，不同 h 的垂直天线的电场引起的损耗。对于0.25λ竖直天线，其电场强度很小，因此其损耗也很低，只有1.5 W 。在任何一个合理的地面系统中，0.25λ垂直天线的电场损耗都非常小。
图9辐射功率 Pr=37 W ，不同高度（ h ）的垂直天线底部，半径为 r 的圆周内 E 场引起的地面损耗。邻近天线底部的区域内总损耗随 r 增大迅速增加。超过 r =0.15λ区域，总损耗的增加速率迅速减小，曲线接近平直。同时，天线越短，损耗越大。 h =0.1λ时，电场损耗高于磁场损耗。
对于更长或更短的垂直天线，曲线会有所不同。这就是为什么图9中 h =0.1λ的垂直天线的损耗比较高（》100 W ）。在没有好的地面系统的条件下，电场损耗和磁场损耗将使0.1λ垂直天线的效率降低到16%，甚至更低。在短天线中，电场损耗不能忽略，因为随天线变短，损耗将呈指数级增加。
在天线顶部加“帽”将会增加“帽子”下面区域内的电场强度。但是，在大部分实际的业余天线系统中，由于“帽子”非常小，所以与其相关的电场损耗也很小。通过加“帽”能减小天线垂直部分产生的场，可以减小电流I₀，从而减少电场损耗，该减小量大于加“帽”操作导致的电场损耗，因此在整个过程中我们还是获益的。
垂直天线高于0.25λ时电场强度也会增强，但不如短天线那么剧烈。垂直天线长于或短于0.25λ时，损耗主要集中在半径为0.05λ的圆周内。从图9中我们可以看到，半径超过0.05λ时，损耗功率曲线变得平缓。
有一点并不广为人知，那就是，像 Larsen （Larsen ，“ The E - Field and H - Field Losses Around Antennas With a Radial Ground Wire System ，” Journal of Research of the Na
tional Bureau of Standards ， D 。 Radio Propagation ）所指出的那样，在同一个地网辐线系统作用下，虽然地网辐线能够有效地减小 H 场损耗，但是 E 场损耗减小的方式并不与之相同。 h 》0.5λ时，这一点并不重要，因为此时电场损耗很小。然而，对短天线来说，在天线底部半径为0.05λ圆周内，安装地面金属屏或者密集的地网辐线就非常有用了。
我们可以使用图7和图9中的数据来计算地面电阻 Rg 的有效值。图10给出了计算结果。图10中理想地面金属屏的半径在0.25λ~0.5λ内变化。金属屏半径很小时，地面损耗较大，这意味着 Rg 较大，效率较低。增大屏的半径，电流从耗损地面流入极低损耗的金属屏中， Rg 急剧减小，效率增加。
图10说明了为什么一个好的地面系统，其半径至少要为0.125λ，且半径越大越好。天线越短，地面系统的存在越重要，尤其是在靠近天线底部的区域内。在这个例子中使用的地面系统由一块高导电率的，紧贴地面的金属屏，遗憾的是，由于条件限制，在业余天线系统中这样的地面系统并不实际。更典型的地面系统由大量的呈发射状分布的导线（称为地网辐线）组成。该地面系统虽然效果不如金属屏，但是更为实用。具体我们将进一步介绍。
图10中， h 减小， Rg也将随之减小﹣-虽然地面损耗增大了。随 h 减小，辐射电阻急剧减小（后文会介绍），为保证辐射功率恒定，I₀必须增大。在给定的地面系统中，测量 Rg 值发现，减小 h ， Rg 也会随之减小，如图10所示。但是，因为I₀增大的速率大于 Rg 减小的速率，因此地面损耗增大，效率降低。这里， Rg 的大小取决于地面系统，土壤特性和天线结构。不能脱离天线系统的限制给 Rg 任意赋值。
图10 天线高度取不同值时，天线底部附近区域的有效地面电阻与地面系统中金属屏半径的函数关系。注意高导电率的金属屏使凡和地面损耗按什么样的曲线降低的。
6．地网辐线系统
图10中所示为地面系统为密集的理想传导金属屏时， Rg 的变化曲线，但是我们真正需要知道的是：在地网辐线系统中，地网辐线的数目和长度是如何影响 Rg 的。可以通过计算地网辐线系统中的电流与土壤中电流的比值来得到 Rg 。图11中所示为地网辐线系统中的区域电流与地网辐线的长度、数目的关系曲线。
图11地网辐线数目（ N ）不同时， r 处（到0.25λ垂直天线底部的距离）地网辐线系统中的电流占总的区域电流的百分比。 N 越大，地网辐线系统中区域电流所占的比例越大，地面中的区域电流越小，从而地面损耗减小。只使用几条地网辐线时，地网辐线中区域电流所占的比例下降得非常快。这将导致高的地面损耗，因为大部分区域电流在地面中流动，而不是在地网辐线中。
离天线底部越远，地网辐线中的电流越小，地网辐线的数目越少，电流减小得越快。这意味着，在邻近天线底部的区域内，大部分电流都集中在地网辐线系统中。到天线底部的距离增加时，耗损地面中的电流也随之增加。使用的地网辐线数目较少时，地网辐线外端（远离天线底部那一端）对减小地面损耗的贡献甚小。
原因何在？如图12所，Iz并不是立即流入地网辐线的最近端，而是先在土壤中流动一段距离。随着到天线底部的距离增大，相邻张线之间的间隔增大，从而在电流抵达某条地网辐线之前，在土壤中流动的距离增加。使用的地网辐线越多，地网辐线之间的间隔越小，在地网辐线中流动的区域电流的比例越大。因此，地面损耗减小。
图12地网辐线之间地面中的电流。电流在进入某条地网辐线之前，要先在地面中流动一段距离。
如果知道地面中的电流分布，就可以计算出能量损耗和 Rg 。图13给出了一个 h =0.25λ时的典型例子。从图13和类似的曲线图中，我们可以学到许多有关地网辐线系统设计的知识。如果使用的地网辐线数目较少，地网辐线中的电流将迅速减小。大部分电流将在土壤中流动。
图13 h =0.25λ时，随地网辐线长度和数目（ N ）的变化曲线。 N 较小时，使地网辐线的长度大于0.1λ意义不大。对于给定长度的地网辐线，增加 N 会减小 Rg ，此时增加地网辐线的长度有用，可进一步减小Rg。取其他力值时情况类似。
这样的地面系统效率很低，即 Rg 较大。当仅使用16条地网辐线时，将电网线的长度增大0.1λ， Rg 下降1~2Ω，地网辐线的长度大于0.1λ长时， Rg 随地网辐线长度的变化曲线开始变得平坦。没有必要继续增大地网辐线的长度，因为超过0.1λ后，地网辐线外端中的电流很小， Rg 基本保持恒定。增加地网辐线的数量，更远距离处地网辐线中的电流会增大，此时增加地网辐线的长度是有用的。这种效果是不断累积的﹣﹣地网辐线的数量越多，地网辐线的有效长度越大，进而减小了地面损耗。如图3-14所示， Rg 随地网辐线数量的增加而降低，在地网辐线的外端变得平坦。例如，使用128条地网辐线时，地网辐线的有效长度为0.25λ或更大。
图13的例子中，地网辐线使用＃12线。与土壤相比，地网辐线的电阻非常小，尤其是当使用的地网辐线数量很多时，无论地网辐线多细，对总的损耗的影响都不会很大﹣﹣改变地网辐线的尺寸，地面和地网辐线系统中电流的比值将随之缓慢变化。使用更粗的地网辐线也只能极小地减小 Rg 。原则上讲，地网辐线应该选用很细的导线。不过在实际应用中＃18或＃20已经足够细了。线太细了，埋入地下时很容易断掉，铺设在地面上，行人和车辆的碾压也很容易让它断掉。
另外，比＃12粗的导线很贵。铺设数千英尺的＃8线，所需的资金对于广播站来讲也许是可以承受的，但是对于大多数业余爱好者来讲却并非如此。并且即使将线的尺寸从＃20增加到＃10， Rg 的减少量也很小。当然，正如W9QQ（T 。 Hullick ，W9QQ，“ A Two - Element Vertical Parasitic Array For 75 Meters ，” QST ， Dec 1995， pp 8~41.）所指出的那样，如果你恰好有数千英尺的 RG -8旧电缆（其直径与＃0000线相当），那么的确可以较为有效地减小 Rg 。不过，使用小尺寸的导线比使用大尺寸的更符合经济效益。选择什么样的尺寸的导线，更多的是机械上和经济上的问题，而不是电学上的问题。
改变图13例子中的地面特性，曲线的形状保持不变，但是会发生上下移动。例如，干燥土地的 Rg 较大，但是对于给定的 N 值，地网辐线的有效长度将增大。潮湿土地的导电率较大， Rg 较小，对于给定的 N 值，地网辐线的有效长度变短。
对短天线而言， Rg 开始下降得非常剧烈，很快，它的变化曲线变得平坦。这说明对短天线而言，可使用相对较短的地网辐线。考虑到短天线系统中的高损耗，最好铺设大量的地网辐线。与前面的例子一样，增大 N 将同时增加地网辐线的有效长度。
频率从波长160m开始增大， Rg 将随之缓慢增大，并稳定在7MHz频率附近，这取决于地面特性。这一点同趋肤深度与频率的变化关系相类似，具体将在后面文章部分加以讨论。同时，频率增加时，地网辐线与地面中的电流比值将有一个小的变动。
7．注意
在前面讨论中，我们给出了很多的曲线图。通过观察这些图表，我们可以知道应该怎样来设计地网辐线系统。每张图在推导时都假定地面的导电率和介电常数已知。但是，在实际中，业余爱好者对天线下面的地面特性只有一个粗略的了解。并且即使经过了仔细的测量，在一年中，地面特性还会随着降雨量的变化而变化。
由于土壤在竖直方向上总是分层的，在可与地网辐线长度相比拟的距离范围内，在水平方向上地面特性可能会成比例变化﹣-2倍或更大。因此，再精密的测量，所获得的结果也只是一个平均值。另外，通常对地面系统的尺寸和形状会有所限制。所以，我们可使用前面的计算结果和图表作为总体的指导思想并作出初步设计，但是实际安装地面系统，我们应该试着去测量，或者至少是估计出 Rg 值。
Rg 值停止下降，或者我们的耐性或资金用完时，就应该停止增加地网辐线的数量了。我们可以使用阻抗电桥来测量馈点电阻以估算 Rg 值。天线馈电点阻抗等于辐射电阻和损耗电阻之和。要确定 Rg 值，首先要估算 Rr ，（根据天线高度）和其他加载、导体引起的损耗，然后将它们从总的输入电阻中减去，差即是 Rg 。增加地网辐线数量， Rg 将随之减小。 Rg 停止减小时，恐怕我们已经铺设了相当数量的地网辐线了﹣﹣其长度等于有效长度。要进一步减小 Rg ，需要更多更长的地网辐线。。
8．有关垂直天线地面系统的一些实用的建议
如果条件允许，地网辐线的数量至少要达到16根。实验和计算结果表明，地网辐线数量为16时，依据地面特性的不同，损耗电阻使0.25λ垂直天线效率下降30%~50%。一般而言，对于安装在地面上的垂直天线来说，更好的方法是铺设大量的地网辐线（即使它们中的一些甚至是全部都比较短），而不是只铺设几根长的地网辐线。导体的直径并不那么重要，这一点前面已经讨论过，#12到＃22之间的铜导线就可以了。
表1对上述结论进行了归纳。 John Stanley ，K4ERO最先在1976年10月的 QST 中提交了这份材料。另外一份地面系统设计的资料是 Radio Broadcast Ground Systems 。表1中的大部分数据来表自于该资料，或者从该资料所提供的数据推导得到的。
表1是基于地网辐线数量的。不同的配置对应不同的最佳地网辐线长度和导线使用总长（用波长度量）。
对于给定的 N 值，使用比表中所建议的更长的地网辐线，或者地网辐线长度确定的情况下使用更多的地网辐线，虽不会使系统性能变差，却也不能明显地改善性能。这明显不符合导线和时间使用的最优化原则。在可使用导线总长给定的条件下，表中的每一条建议满足地网辐线长度和数目的最优化。表1给出了以下几条建议。
如果只铺设了16条地网辐线（配置 A ），这些地网辐线不需要很长，0.1λ就足够了﹣﹣频率为1.8 MHz 时，地网辐线的总长为875英尺。
如果你有足够的导线、空间和耐性来铺设120条地网辐线（配置 F ），此时选取地网辐线长度为0.4λ。该地网辐线系统与16条地网辐线系统相比，可获得3 dB 的增益，频率为1.8MHz时，导线总长为48λ（26000英寸）。
如果铺设36条0.15λ长的地网辐线，与配置 F 相比将损失1.5 dB 。频率为1.8 MHz 时，导线总长为5.4λ（3000英寸）。
表1假定 h =0.25λ。使用更短的天线时可以做一个大略的近似：天线高度减半则损耗增倍（ dB ）。对更高的天线而言，按表1中的配置 A ，随天线高度增加，损耗将下降，最多可下降2 dB 。天线越长效果越好。
表1中地面的导电率取平均值。不同配置之间损耗的变化是相当可观的，尤其是当使用的地网辐线较少时。如果天线安置在干燥或砂石地面上，损耗将更大。另一方面，地面导电率高于平均值的潮湿土壤时，辐线数目最少的那些配置更有吸引力。天线（无论是寄生天线还是全激励天线）排列成阵列时，天线之间的互阻抗会降低各个天线元的辐射电阻，这将极大地增加地面损耗，因为在相同的功率水平上，I₀变大了。例如：天线馈点阻抗为50Ω，其中10Ω为地面损耗电阻，天线效率近似为83%。由两副相同天线组成的有源天线阵，效率将下降到70％或者更低。
在这些情况中，为了获得理想的效果，我们必须特别注意。一般而言，宽间距边射天线阵在这方面的问题很小，因为 Rr 很大。但是，除非采用了低损耗的地网辐线系统或其他预防措施，尽量不要使用小间距端射天线阵，因为 Rr小得多。后面文章会对对垂直天线阵进行了详细讨论。
天线的方向性比较好或空间上允许时，可以在一个方向上铺设宽间距的长地网辐线，而在另一个方向上铺设小间距的短地网辐线。多频带地面系统在不同频段使用的最优化配置不同。通常，低频段使用的地网辐线数量较少。频率升高，增大短地网辐线的数量，可获得更好的效果。
就表1中的配置来说，具体操作时不需要那么严格，地网辐线数量或长度的小的改变并不会引起大的问题。32条0.14λ或者40条0.16λ地网辐线系统的使用效果同配置 C 相差不大。
如果地网辐线的数量少于90，那么它们的长度没有必要取到0.25λ。这一点与接地平面天线（谐振辐射棒安装在地面上空）相比有很大的不同。对一副安装在地面上的天线来说，辐射棒取0.25λ长并不是最优的，因为这些辐射棒实际上是安装在地面上的，如果辐射棒完全位于地面上，则它们通过电容或导体与地面耦合，此时谐振效应变得不再重要。地网辐线的作用就是为地面电流提供的一个低损耗的流通路径。
Radio Broadcast Ground Systems 中指出“实验表明：包含15条地网辐线的地面系统，每条地网辐线长0.1λ就足够了，再长则没有必要，包含113条地网辐线的地面系统，每条长度可以超过0.5λ”。该文献给出了大量图表对这个说法进行了验证。当然，这并不是说这两套系统的效果一样，事实上也不一样。但是，如果每条地网辐线的长度为0.1λ，那么就没有必要使用比15条还多的地网辐线，除非垂直天线的高度也很小。天线设计者应该：
弄清楚各种地网辐线配置的花费和收益：
比较各种增大发射功率的方法及其花费：
考虑增加垂直天线的高度（电长度），而不是一味去改善地面系统。
使用多元天线阵来满足方向性和增益要求，注意与互阻抗相关的必要的预防措施。
原作者：BG4ICC 火腿天线
