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天线近场和远场

2022/07/13249 作者:佚名
导读:天线是一种能量转换装置,发射天线将导行波转换为空间辐射波,接收天线则把空间辐射波转换为导行波。因此,一副发射天线可以视为辐射电磁波的波源,其周围的场强分布一般都是离开天线距离和角坐标的函数。通常,根据离开天线距离的不同将天线周围的场区划分为感应场区、辐射近场区和辐射远场区,如图5所示。 图5天线的场区 (1电抗近场 感应场区是指很靠近天线的区域。在这个场区里,不辐射电磁波,电场能量和磁场能量交替地

天线是一种能量转换装置,发射天线将导行波转换为空间辐射波,接收天线则把空间辐射波转换为导行波。因此,一副发射天线可以视为辐射电磁波的波源,其周围的场强分布一般都是离开天线距离和角坐标的函数。通常,根据离开天线距离的不同将天线周围的场区划分为感应场区、辐射近场区和辐射远场区,如图5所示。

图5天线的场区

(1电抗近场

感应场区是指很靠近天线的区域。在这个场区里,不辐射电磁波,电场能量和磁场能量交替地贮存于天线附近的空间内。电小尺寸的偶极子天线其感应场区的外边界条件是l/2p。这里,l是工作波长。

(2)辐射近场

在辐射近场区(又称菲涅尔区)里电场的相对角分布(即方向图)与离开天线的距离有关,即在不同距离处的方向图是不同的。这是因为:

*由天线各辐射源所建立的场之相对相位关系是随距离而变的。

*这些场的相对振幅也随距离而改变。在辐射近场区的内边界处(即感应场区的外边界处)天线方向图是一个主瓣和副瓣难分的起伏包络。

*随着离开天线距离的增加直到靠近远场辐射区,天线方向图的主瓣和副瓣才明显形成,但零点电平和副瓣电平均较高。辐射近场区的外边界按通用标准规定为:

r=2D2/λ(m) (1.3.1)

式中,r是观察点到天线的距离;

D是天线孔径的尺寸。

(3)辐射远场

辐射近场区的外边就是辐射远场区(夫朗荷费区)。该区域的特点是:

*场的相对角分布与离开天线的距离无关;

*场的大小与离开天线的距离成反比;

*方向图主瓣、副瓣和零值点已全部形成。

辐射远场区是进行天线测试的重要场区,天线辐射特性所包括各参数的测量均需在该区进行。实际测量中必须遵守公认的式(1.3.1)所示的近、远场的分界距离。

图6电小尺寸天线的场区

图6是电小尺寸L/l<1(L是线天线的最大尺寸)的线天线的场区。由图可见,电小天线只存在电抗近场区和辐射远场区,没有辐射近场区。常把辐射远场与电抗近场相等的距离定义为L/l<1一类天线电抗近场区的外界,越过了这个距离(R=2p/l),辐射远场就占优势。

为了表征辐射远场相对电抗近场的大小,常用它们的相对比值。由电基本振子的场方程可以求得电抗近场与辐射远场之比,若用dB表示则为PE(dB)=20lg(λ/2πR)=-16 20lg(λ/R)

不同距离上的场强比值如表1所示。

表1不同距离上的场强比值

R

1l

2l

3l

4l

5l

6l

7l

8l

9l

10l

ρE(dB)

-16.0

-22.0

-25.5

-28.0

-29.9

-31.5

-32.9

-34.0

-35.0

-36.0

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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