如何理解天线的近场和远场

如何理解天线的近场和远场

天线的近场和远场是指在天线周围的不同距离范围内的电磁场分布特性。

1. 近场：在离天线较近的区域内，电磁场随着距离的增加而快速变化，场分布复杂。近场可以分为静电场区、感应场区和辐射场区。在静电场区，主要表现为电场强度的变化；在感应场区，电磁场既有电场分量又有磁场分量，并且随着距离增加而逐渐减弱；在辐射场区，磁场和电场都会以波的形式远离天线。

2. 远场：在远离天线的区域内，电磁场呈现辐射波的形式，并且电场和磁场在空间中相互垂直且相互关联。在远场区域，电磁场的分布遵循辐射场的规律，其传播特性与自由空间中的电磁波传播类似，电磁场的强度与距离成反比，按照波动方向可分为远场的球面波区域和远场的平面波区域。

理解天线的近场和远场对于天线设计和无线通信系统的调试很重要。在近场区域内，电磁场的强度和方向的变化对天线性能会有较大影响，需要注意电磁场的分布情况。在远场区域，可以认为天线与周围环境之间是自由传播的电磁波，可以更好地满足通信需求。

射频信号加载到天线后，紧邻天线除了辐射场之外，还有一个非辐射场。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，因而将此区域称为电抗近场区，它的界限通常取N/2T。超过电抗近场区就到了菲涅耳区。在近场和菲涅耳区，无论辐射天线类型如何，从天线发出的辐射基本上都是球形波前（等相位面），而在夫琅和费区域，波前可以用平面波表示。

除了在计算给定雷达系统的射频辐射危害的安全区和从近场测量导出远场天线功率方向图时考虑近场和菲涅耳区，大多数雷达系统感兴趣的是在夫琅和费区。

天线的近场和远场的界限取决于哪些因素

天线的近场和远场的界限主要取决于以下几个因素：

1. 天线的尺寸：通常来说，天线的尺寸越大，近场区域就会相对更大，远场区域也会相对更远。天线的尺寸与工作频率有关，对于同一种类型的天线，在不同频率下的近场和远场界限也会有所不同。

2. 工作频率：工作频率也是影响近场和远场界限的重要因素。较高频率的天线在同样的尺寸下具有更小的近场区域和相对更远的远场区域，相反较低频率的天线在同样尺寸下具有更大的近场区域。

3. 辐射功率：辐射功率的大小会直接影响近场和远场的界限。辐射功率越大，近场区域就会相对更大。

4. 周围环境：天线周围的环境也会对近场和远场的界限产生影响。如果天线周围有其他天线、障碍物或介质，都会影响电磁场的分布，改变近场和远场的范围。

天线的近场和远场的界限是一个综合因素的结果，同时受到天线尺寸、工作频率、辐射功率和周围环境的影响。

审核编辑：黄飞