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的電磁場分布特性。

1. 近場：在離天線較近的區域內，電磁場隨著距離的增加而快速變化，場分布復雜。近場可以分為靜電場區、感應場區和輻射場區。在靜電場區，主要表現為電場強度的變化；在感應場區，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，磁場和電場都會以波的形式遠離天線。

2. 遠場：在遠離天線的區域內，電磁場呈現輻射波的形式，并且電場和磁場在空間中相互垂直且相互關聯。在遠場區域，電磁場的分布遵循輻射場的規律，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域和遠場的平面波區域。

理解天線的近場和遠場對于天線設計和無線通信系統的調試很重要。在近場區域內，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。在遠場區域，可以認為天線與周圍環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。在這個區域，由于電抗場占優勢，因而將此區域稱為電抗近場區，它的界限通常取N/2T。超過電抗近場區就到了菲涅耳區。在近場和菲涅耳區，無論輻射天線類型如何，從天線發出的輻射基本上都是球形波前（等相位面），而在夫瑯和費區域，波前可以用平面波表示。

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

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，近場區域就會相對更大，遠場區域也會相對更遠。天線的尺寸與工作頻率有關，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域和相對更遠的遠場區域，相反較低頻率的天線在同樣尺寸下具有更大的近場區域。

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，近場區域就會相對更大。

4. 周圍環境：天線周圍的環境也會對近場和遠場的界限產生影響。如果天線周圍有其他天線、障礙物或介質，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果，同時受到天線尺寸、工作頻率、輻射功率和周圍環境的影響。

審核編輯：黃飛