近場效應與遠場效應

2021-10-08 15:50:57 字數 1075 閱讀 2209

這個主要是針對天線陣說的。天線陣方向圖的測量需要遠場條件,但是由於天線陣口徑太大,所以往往遠場條件需要非常遠,而一般測量環境不能達到要求。在這樣的不達標的條件下測量出來的天線方向圖往往增益偏低,旁瓣較高,零點較淺。

毛乃巨集的《天線測量手冊》

碩士**《多元向量合成近場效應誤差修正研究》 劉地凱

2.2天線技術的遠場和近場

我們在射頻工程中提到的「近場」一般是指天線技術上的「近場」,這種近場也被稱為「單元近場」。但在本文中提到的「近場效應」是在射頻制導**系統中「近場」,被測導引頭在微波暗室的一端接收到另一端天線陣列輻射的電磁波[11]。

由於導引頭口徑面處接收到的是多個陣元輻射合成的電磁波,這會使合成後訊號的等相位波前發生畸變,不再是理想的平面波。在**過程中這會使導引頭對目標的定位產生誤差,這將不利於準確的評估導引頭的效能。所以在實際的工程設計中都會考慮盡可能的減小這種「近場效應誤差」帶來的影響。下面就來詳細的討論這兩種「近場」的定義和區別。

從發射天線口徑面到接收天線口徑面存在最大的距離和最小距離,距離的不同會導致接收到的訊號存在乙個相位差 。在天線方向圖的**和測試中可以發現,相位對其影響比較大。習慣上,我們按照式(2-2)中的引數k 的取值範圍可以把天線輻射的場分為三個部分

1)遠場區 

在這個區域中測得的天線方向圖與無窮遠處的方向圖幾乎一樣

2)輻射近場區,又稱為菲涅耳區

在這個區域中發射天線的方向圖與無窮遠處的方向圖差別較大,區域中天線輻射場的幅度和相位隨著 r 值的變化而變化

3)感應近場區

發射天線周圍的電場與磁場的相位存在 90 度的相位差,所以電磁波不向外輻射,發射天線也沒有方向圖,這時的電磁場只是一種儲能場。 

我們通常所說的「近場」指的都是天線的輻射近場,這是因為它的感應近場在射頻**中沒有實際的意義。

天線不同的輻射區內電磁場的性質也不同。在天線的近場區它輻射的電磁波是球面波,天線在這個區域內的方向圖與到它的距離是有關的,而且天線在這個區域的能流密度與到它的距離有著複雜的關係。而天線輻射的電磁波在遠場區可以看作是平面波,在遠場區天線的方向圖與到天線的距離幾乎無關,天線輻射的能流密度與到天線距離的平方成反比。從天線的近場到遠場它輻射的能流密度由與距離成反比逐漸變為與距離的平方成反比。

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