如何理解天線的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)

如何理解天線的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)

天線的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)是指在天線周圍的不同距離范圍內(nèi)的電磁場(chǎng)分布特性。

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

2. 遠(yuǎn)場(chǎng)：在遠(yuǎn)離天線的區(qū)域內(nèi)，電磁場(chǎng)呈現(xiàn)輻射波的形式，并且電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間中相互垂直且相互關(guān)聯(lián)。在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域，電磁場(chǎng)的分布遵循輻射場(chǎng)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(chǎng)的強(qiáng)度與距離成反比，按照波動(dòng)方向可分為遠(yuǎn)場(chǎng)的球面波區(qū)域和遠(yuǎn)場(chǎng)的平面波區(qū)域。

理解天線的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)對(duì)于天線設(shè)計(jì)和無線通信系統(tǒng)的調(diào)試很重要。在近場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，電磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向的變化對(duì)天線性能會(huì)有較大影響，需要注意電磁場(chǎng)的分布情況。在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域，可以認(rèn)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(hào)加載到天線后，緊鄰天線除了輻射場(chǎng)之外，還有一個(gè)非輻射場(chǎng)。該場(chǎng)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(gè)區(qū)域，由于電抗場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)，因而將此區(qū)域稱為電抗近場(chǎng)區(qū)，它的界限通常取N/2T。超過電抗近場(chǎng)區(qū)就到了菲涅耳區(qū)。在近場(chǎng)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(fèi)區(qū)域，波前可以用平面波表示。

除了在計(jì)算給定雷達(dá)系統(tǒng)的射頻輻射危害的安全區(qū)和從近場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)出遠(yuǎn)場(chǎng)天線功率方向圖時(shí)考慮近場(chǎng)和菲涅耳區(qū)，大多數(shù)雷達(dá)系統(tǒng)感興趣的是在夫瑯和費(fèi)區(qū)。

天線的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的界限取決于哪些因素

天線的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的界限主要取決于以下幾個(gè)因素：

1. 天線的尺寸：通常來說，天線的尺寸越大，近場(chǎng)區(qū)域就會(huì)相對(duì)更大，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域也會(huì)相對(duì)更遠(yuǎn)。天線的尺寸與工作頻率有關(guān)，對(duì)于同一種類型的天線，在不同頻率下的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)界限也會(huì)有所不同。

2. 工作頻率：工作頻率也是影響近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)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(chǎng)區(qū)域和相對(duì)更遠(yuǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)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(chǎng)區(qū)域。

3. 輻射功率：輻射功率的大小會(huì)直接影響近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的界限。輻射功率越大，近場(chǎng)區(qū)域就會(huì)相對(duì)更大。

4. 周圍環(huán)境：天線周圍的環(huán)境也會(huì)對(duì)近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)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(huì)影響電磁場(chǎng)的分布，改變近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的范圍。

天線的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的界限是一個(gè)綜合因素的結(jié)果，同時(shí)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