如何理解天線的近場和遠場

如何理解天線的近場和遠場

天線的近場和遠場是指在天線周圍的不同距離范圍內(nèi)的電磁場分布特性。

1. 近場：在離天線較近的區(qū)域內(nèi)，電磁場隨著距離的增加而快速變化，場分布復(fù)雜。近場可以分為靜電場區(qū)、感應(yīng)場區(qū)和輻射場區(qū)。在靜電場區(qū)，主要表現(xiàn)為電場強度的變化；在感應(yīng)場區(qū)，電磁場既有電場分量又有磁場分量，并且隨著距離增加而逐漸減弱；在輻射場區(qū)，磁場和電場都會以波的形式遠離天線。

2. 遠場：在遠離天線的區(qū)域內(nèi)，電磁場呈現(xiàn)輻射波的形式，并且電場和磁場在空間中相互垂直且相互關(guān)聯(lián)。在遠場區(qū)域，電磁場的分布遵循輻射場的規(guī)律，其傳播特性與自由空間中的電磁波傳播類似，電磁場的強度與距離成反比，按照波動方向可分為遠場的球面波區(qū)域和遠場的平面波區(qū)域。

理解天線的近場和遠場對于天線設(shè)計和無線通信系統(tǒng)的調(diào)試很重要。在近場區(qū)域內(nèi)，電磁場的強度和方向的變化對天線性能會有較大影響，需要注意電磁場的分布情況。在遠場區(qū)域，可以認為天線與周圍環(huán)境之間是自由傳播的電磁波，可以更好地滿足通信需求。

射頻信號加載到天線后，緊鄰天線除了輻射場之外，還有一個非輻射場。該場與距離的高次冪成反比，隨著離開天線的距離增大迅速減小。在這個區(qū)域，由于電抗場占優(yōu)勢，因而將此區(qū)域稱為電抗近場區(qū)，它的界限通常取N/2T。超過電抗近場區(qū)就到了菲涅耳區(qū)。在近場和菲涅耳區(qū)，無論輻射天線類型如何，從天線發(fā)出的輻射基本上都是球形波前（等相位面），而在夫瑯和費區(qū)域，波前可以用平面波表示。

除了在計算給定雷達系統(tǒng)的射頻輻射危害的安全區(qū)和從近場測量導(dǎo)出遠場天線功率方向圖時考慮近場和菲涅耳區(qū)，大多數(shù)雷達系統(tǒng)感興趣的是在夫瑯和費區(qū)。

天線的近場和遠場的界限取決于哪些因素

天線的近場和遠場的界限主要取決于以下幾個因素：

1. 天線的尺寸：通常來說，天線的尺寸越大，近場區(qū)域就會相對更大，遠場區(qū)域也會相對更遠。天線的尺寸與工作頻率有關(guān)，對于同一種類型的天線，在不同頻率下的近場和遠場界限也會有所不同。

2. 工作頻率：工作頻率也是影響近場和遠場界限的重要因素。較高頻率的天線在同樣的尺寸下具有更小的近場區(qū)域和相對更遠的遠場區(qū)域，相反較低頻率的天線在同樣尺寸下具有更大的近場區(qū)域。

3. 輻射功率：輻射功率的大小會直接影響近場和遠場的界限。輻射功率越大，近場區(qū)域就會相對更大。

4. 周圍環(huán)境：天線周圍的環(huán)境也會對近場和遠場的界限產(chǎn)生影響。如果天線周圍有其他天線、障礙物或介質(zhì)，都會影響電磁場的分布，改變近場和遠場的范圍。

天線的近場和遠場的界限是一個綜合因素的結(jié)果，同時受到天線尺寸、工作頻率、輻射功率和周圍環(huán)境的影響。

審核編輯：黃飛