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          天線的近場和遠場

          來源:  發布時間:2018-01-13   點擊量:1567

          天線是一種能量轉換裝置,發射天線將導行波轉換為空間輻射波,接收天線則把空間輻射波轉換為導行波。因此,一副發射天線可以視為輻射電磁波的波源,其周圍的場強分布一般都是離開天線距離和角坐標的函數。通常,根據離開天線距離的不同將天線周圍的場區劃分為感應場區、輻射近場區和輻射遠場區。

          (1)感應場區

          感應場區是指很靠近天線的區域。在這個場區里,不輻射電磁波,電場能量和磁場能量交替地貯存于天線附近的空間內。電小尺寸的偶極子天線其感應場區的外邊界條件是l2p。這里,l是工作波長。

          (2)輻射近場

          在輻射近場區(又稱菲涅爾區)里電場的相對角分布(即方向圖)與離開天線的距離有關,即在不同距離處的方向圖是不同的。這是因為:由天線各輻射源所建立的場之相對相位關系是隨距離而變的。

          這些場的相對振幅也隨距離而改變。在輻射近場區的內邊界處(即感應場區的外邊界處)天線方向圖是一個主瓣和副瓣難分的起伏包絡。

          隨著離開天線距離的增加直到靠近遠場輻射區,天線方向圖的主瓣和副瓣才明顯形成,但零點電平和副瓣電平均較高。輻射近場區的外邊界按通用標準規定為:r=2D2λ(m) (1.3.1),式中,r是觀察點到天線的距離;D是天線孔徑的尺寸。

          (3)輻射遠場

          輻射近場區的外邊就是輻射遠場區(夫朗荷費區)。該區域的特點是:

          場的相對角分布與離開天線的距離無關;場的大小與離開天線的距離成反比;方向圖主瓣、副瓣和零值點已全部形成。輻射遠場區是進行天線測試的重要場區,天線輻射特性所包括各參數的測量均需在該區進行。實際測量中必須遵守公認的式(1.3.1)所示的近、遠場的分界距離。

          電小尺寸Ll1(L是線天線的最大尺寸)的線天線的場區,電小天線只存在電抗近場區和輻射遠場區,沒有輻射近場區。常把輻射遠場與電抗近場相等的距離定義為Ll1一類天線電抗近場區的外界,越過了這個距離(R=2pl),輻射遠場就占優勢。

          為了表征輻射遠場相對電抗近場的大小,常用它們的相對比值。由電基本振子的場方程可以求得電抗近場與輻射遠場之比,若用dB表示則為PE(dB)=20lg(λ2πR)=-16+20lg(λR)。


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