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[分享] 怎样区分天线的不同场区?

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发表于 2022-11-25 09:54:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 floatsy 于 2022-11-25 09:56 编辑

感应近场区、辐射近场区和远场区

   对于围绕着有限尺寸天线的场可以划分为两个主要的区域:感应近场区、辐射近场区(者菲斯涅耳(Fresnel)区)、远场区(弗朗霍法(Fraunhofer)区),如下图所示:
参考上图,三区的分界线可取为半径

图片1.png


其中,L是天线的最大尺寸(米),λ是波长(米)。

图片2.png

感应近场区:
   
又称为电抗近场区,是天线辐射场中紧邻天线口径的一个近场区域或者紧贴天线的周围。 射频信号加载到天线后,紧邻天线除了辐射场之外,有一个非辐射场。该场与距离的高次幂成反比,随着离开天线的距离增大迅速减小。在这个区域,由于电抗场占优势,该区域的界限通常取为距天线口径表面λ/2π处。从物理概念上讲,感应近场区是一个储能场,其中的电场与磁场的转换类似于变压器中的电场、磁场之间的转换,是一种感应场。

在感应近场区中,电磁场在时间上相位相差 90°,在某一时刻电场最大时磁场最小,磁场最大时电场最小,为振荡电磁场,没有向外辐射的能量。

辐射近场区:

超过电抗近场区就到了辐射近场区,辐射近场区的电磁场已经脱离了天线的束缚,并作为电磁波进入空间。在辐射近场区中,辐射场占优势,并且辐射场的角度分布与距离天线口径的距离有关。对于通常的天线,此区域也称为菲涅尔区。

在辐射近场区中,开始有向外辐射的能量,但存在交叉极化电场分量,使得在平行于传播方向的平面内的合成电场为椭圆极化波。

辐射远场区:

通常所说的远场区,又称为夫朗和费区。在该区域中,辐射场的角分布与距离无关。严格地讲,只有离天线无穷远处才能到达天线的远场区,可以理解为在该区域接收到的都是均匀平面波,在远场区域,场波瓣图的形状与到天线的距离无关。

要进一步说明的是:辐射场中,能量是以电磁波形式向外传播,感应近场中射频能量以磁场、电场形式相互转换,并不向外传播。
在远场区中,适当坐标系下的辐射电磁场只有 Eθ 和 Hϕ 分量,在时间上二者同相,空间上它们互相正交并垂直于传播方向,形成线极化辐射波;把天线周围的空间化分为三个区域的界限并不是严格的,这只是在理论上给出了各个区域的参考界限。场在这些分界线上并不是突变的,而是连续渐变的。区域的划分还有其它标准,这里介绍的是最流行的一种。

微波暗室对天线的测试便遵循的这一规则,如下图所示,被测天线需要放置在发射天线的远场区。

图片3.png

以下为收集整理的对不同天线的场区划分边界,供大家学习参考。

图片4.png
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