天线的近场和远场

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=2D/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

天线的近场和远场

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=2D/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