天线近场远场定义
天线原理近区和远区的关系
天线原理近区和远区的关系
天线原理中的近区和远区是指天线周围的电磁波传播区域的不同特性。
在天线附近的区域称为近区，而较远的区域称为远区。
在近区，天线辐射的电磁波主要是由近场成分组成，电磁场呈现高度复杂的时空分布特性。
近场区域的尺度通常较小，辐射的电磁波空间分布不均匀，在距离天线极近的地方，电磁场的强度可能会显著增加，而随着距离的增加迅速减小。
这种分布特性使得近区的电磁波容易受到天线本身和周围环境的各种影响，例如天线的尺寸、形状、材料、地面反射等因素都会对近区的电磁波辐射产生显著影响。
在远区，天线辐射的电磁波主要是由远场成分组成，电磁场呈现较为规则的空间分布特性。
远场区域的尺度较大，辐射的电磁波在空间中表现为较为均匀的波前面、波长、波阵面等特征，遵循电磁波传播的基本规律。
远区的电磁波不易受到天线和环境的微小变化的影响，传播距离更远，扩散范围更广，更适合远距离的通信和无线传输。
总之，近区和远区是天线辐射的电磁波在空间中的两种不同传播特性，近区主要受到天线本身和周围环境的影响，电磁场分布不均匀，而远区则遵循电磁波传播的规律，在远距离传播范围内呈现均匀的波动特性。
天线近场与远场换算公式(一)
天线近场与远场换算公式(一)天线近场与远场换算公式1. 远场公式在无线通信中，天线的近场和远场是两个重要的概念。
在天线远离接收器或发送器时，天线处于远场。
远场中，天线的传输特性可以由以下公式表示：•强度衰减公式：P r=P t⋅G t⋅G r⋅λ2(4π)2⋅d2其中，P r是接收功率，P t是发射功率，G t和G r分别是发射和接收天线的增益，λ是波长，d是发射和接收之间的距离。
这个公式描述了远场中发射功率衰减的关系。
2. 近场公式当天线离发射或接收设备较近时，天线处于近场。
在近场中，天线传输特性可以由以下公式表示：•近场传输公式：E=Ad3其中，E是电场强度，A是天线的辐射面积，d是天线与接收设备之间的距离。
这个公式描述了近场中电场强度随距离的变化关系。
3. 近场到远场的转换近场和远场之间的转换可以通过以下公式计算：•近场到远场转换公式：$d_{} = $其中，d th是近场和远场之间的转换距离阈值，D是天线尺寸的最大线性尺寸，L是波长。
举例说明假设一个无线通信系统中，发射天线的功率为10W，发射天线增益为5dB，接收天线增益为3dB，工作频率为。
设发射天线和接收天线之间的距离为1000m。
现在我们来计算接收功率。
根据远场公式，可以计算接收功率：P r=P t⋅G t⋅G r⋅λ2 (4π)2⋅d2代入已知值，得到：P r=10⋅105⋅103⋅(×109)2(4π)2⋅(1000)2= µW因此，在远场中，接收功率为µW。
在这个例子中，并未涉及到近场转换远场的情况，因为距离已经超过了转换距离阈值。
如果天线和设备之间的距离小于转换距离阈值，则使用近场公式计算电场强度。
近场、远场和电磁感应 电磁辐射概念分析
近场、远场和电磁感应电磁辐射概念分析天线周围的空间电磁场根据特性的不同又可划分为三个不同的区域：(a)感应近场，(b)辐射近场，(c)辐射远场，它们的区分依靠离开天线的不同距离来限定。
在这些场区交界的距离处电磁场的结构并无突变发生，但总体上来看，三个区域的电磁场特性是互不相同的。
尽管有各种准则来区分三者的边界，但这些准则并不是唯一的，我们需要了解的是相互之间的本质区别：感应近场区指最靠近天线的区域。
在此区域内，由于感应场分量占主导地位，其电场和磁场的时间相位差为90度，电磁场的能量是震荡的，不产生辐射.)辐射近场区：辐射近场区介乎于感应近场区与辐射远场区之间。
在此区域内，与距离的一次方、平方、立方成反比的场分量都占据一定的比例，场的角分布(即天线方向图)与离开天线的距离有关，也就是说，在不同的距离上计算出的天线方向图是有差别的。
辐射远场区：辐射近场区之外就是辐射远场区，它是天线实际使用的区域。
在此区域，场的幅度与离开天线的距离成反比，且场的角分布(即天线方向图)与离开天线的距离无关，天线方向图的主瓣、副瓣和零点都已形成。
在实际使用中，最感兴趣的是辐射远场区。
通常的应用中，我们应该避免收、发天线处在近场区范围，因为此时不但天线的方向图没有形成，而且在近场范围内的任何导电体甚至介质物体都被看成是天线电磁边界条件的一部分，它影响了原来的天线，和原来的天线一起共同修正和改变了远场的方向图辐射特性，从而影响了实际使用效果。
某些特殊应用场合，天线和其它物体靠得很近，从而使天线的辐射特性变得极其复杂，比如手机天线置于人体附近的情况，这需要专门予以讨论。
暂时不讲天线，单纯分析这个观点。
变压器是一个绝佳的反面例子，变压器工作在相对低频率条件下，可以认为变压器周围不存在辐射，只有感应场在起作用。
初级线圈在变化的输入电压作用下，产生了变化的磁场，而这些磁场同时被次级线圈”包围“，于是，次级线圈上产生了新的电压。
这种情况下，能量从初级线圈转移到了次级线圈，所以，“感应场不是不传输能量吗？”肯定是不对的。
天线远场、近场和紧缩场
当前测量目标散射特性的基本方法有远场法、紧缩场法和近场法〔1〕。
对于远场法，设D为待测目标的最大截面尺寸，r为发射天线与待测目标的距离，则当r≥ 2D2／λ时(λ为波长)，可近似认为投射到待测目标上的电磁波是平面电磁波。
同样，接收天线与待测目标的距离也应满足这一要求，以使接收天线接收散射远场。
转动待测目标，测出相应的散射远场，即可确定目标的远场散射方向图，通过与标准目标进行比较，可以获得目标的RCS图。
从理论上讲，这种方法可以测得目标的单站和双站散射特性，但这种方法需要宠大的测试场地，且由于待测目标的远场散射信号一般比较弱（对于低RCS目标则更是如此），因而给精确测量带来了很大的困难。
紧缩场法是测量目标散射特性的一种有效的方法。
对于单站RCS测量，通常采用一个紧缩场反射面天线产生准平面波对待测目标进行照射，转动待测目标，改变入射波相对于目标的入射方向，在接收端测出相应的散射信号即可确定目标的单站RCS。
为了测出目标的双站RCS，则可以采用两个紧缩场反射面天线，一个发射，另一个接收，转动待测目标，测出接收天线处的散射信号，即可确定平面波以不同方向入射时目标的双站RCS，其双站角为两反射面天线口面法线间的夹角。
但由于两个紧缩场反射面天线的位置是固定的，所以双站角也是固定的。
采用紧缩场法，发射天线和接收天线与待测目标之间的距离不需要很大，这一点要优于远场法。
近场散射测量技术是近场天线测量技术的发展和延伸。
利用近场散射测量技术，可以在不转动目标的情况下测得扫描面外法向附近一个角域内的远场RCS，从而可以获得目标在不同双站角情况下的远场散射特性。
一般情况下，目标的散射场所延伸的范围比较广，客观上要求扫描面的宽度应足够大，以减小截断误差。
然而，在实际的双站近场散射测量中，扫描面的宽度总是有限的，而且截断电平不一定很低，有时甚至比较高。
远场区平面电磁波功率密度理论计算方法
远场区平面电磁波功率密度理论计算E.1 天线近场、远场的划分移动通信基站天线的近场、远场按下式划分见公式（E.1）。
λ22D R =..................................... (E.1)式中：R —远/近场划分距离，单位为m ；D —天线最大截面尺寸，单位为m ；λ —波长，单位为m 。
距离天线直线距离<R 时，为天线近场区；距离天线直线距离>R 时，为天线远场区。
E.2 远场区环境质量预测场强计算本标准规定移动通信基站建设项目电磁辐射评价量为功率密度。
移动通信基站天线远场区轴向功率密度计算见公式（E.2）。
24rG P P d ×××=π ................................... (E.2) 式中：P d —远场轴向功率密度值，单位为W/m 2；P —馈入天线端口实际发射功率，单位为W ；G —天线增益（倍数）；r —在天线轴向上，测量位置与天线的距离，单位为m 。
上式中，天线增益倍数G 的计算按公式（E.3）、（E.4）核算。
当移动通信基站发射频率在1000MHz 以下时：)10/(10dBd G = ..................................... (E.3)式中：dBd —相对于半波天线而言的天线增益。
当移动通信基站发射频率在1000MHz 以上时：)10/(10dBi G = ..................................... (E.4)式中：dBi —相对于全向天线而言的天线增益。
考虑移动通信基站实际工作特点，基站发射机的功率在馈入天线端口之前，经合路损耗、馈线损耗、通头损耗等，基站实际馈入天线端口的发射功率有较大衰耗。
计算移动通信基站天线实际电磁辐射水平时，公式（E.2）中P 值一般按下列公式（E.5）核算。
)...1(n L Po P −= .................................... (E.5)式中：P 0 —发射机标称功率，单位为dB W ；P —馈入天线端口实际发射功率，单位为dB W ； L （1…n ） —包括合路、馈线、通头等的损耗，单位为dB ；用计算出的P 折算为功率单位W 带入（2）式中的P ，计算实际工况远场区场强值。
天线近场测试、远场测试、紧缩场测试、天线罩测试 简介
近场测试所谓近场天线测试的近场是指从测试探头到被测天线口平面的距离约为3λ 5λ. 符合这样条件的天线测试即为近场测试.近场天线测试系统主要由这么几部分组成：1. 多轴扫描架子系统（包括控制驱动器及电缆组件）。
2. 被测天线定位子系统，通常由一个单轴或多轴转台，控制驱动器及电缆组件组成。
3. 射频子系统，包括发射源，接收机及射频电缆组件。
4. 系统主控器及一个负责给扫描架及转台子系统发定位指令，采集测试数据，近远场变换计算和分析测试结果的系统软件。
每个天线测试应用都有自己的独立特点，而我们提供的近场天线测试系统也有很多不同规格的选择。
具体的系统需要根据用户的具体情况进行配置。
远场测试所谓远场天线测试的远场就是指符合r=2D2/λ条件的天线测试, 其中r 就是测试场的收发间距离, D 就是被测天线的最大口径, 而λ 测试频率的波长.远场天线测试系统主要由这么几部分组成;1. 接收端单轴或多轴转台子系统（包括控制驱动器及电缆组件）。
2. 发射子系统，通常由一个单轴转台，控制驱动器及电缆组件组成。
3. 射频子系统，包括发射源，接收机及射频电缆组件。
4. 系统主控器及一个负责给转台子系统发定位指令，采集测试数据和分析测试结果的系统软件。
每个天线测试应用都有自己的独立特点，而我们提供的远场天线测试系统也有很多不同规格的选择。
具体的系统需要根据用户的具体情况进行配置。
紧缩场测试紧缩场天线测试的紧缩场意思是指在一个相对小(紧缩)的空间里产生出传统远场天线测试所需要的平面波. 产生这种一致性很好的平面波的设备就需要在有限空间里增设双曲反射面来延伸辐射空间.紧缩场天线测试系统主要由这么几部分组成;1. 被测天线的单轴或多轴转台子系统（包括控制驱动器及电缆组件）。
2. 馈源子系统，通常由一个单轴或多轴转台，控制驱动器及电缆组件组成。
3. 双曲单反射面或双曲双反射面，用于在有限空间里产生符合远场测试条件的平面波。
4.射频子系统，包括发射源，接收机及射频电缆组件。
近场区和远场区的定义
近场区和远场区的定义
嘿，朋友！今天咱来讲讲近场区和远场区。
咱先说近场区，你可以把它想象成一个很靠近源头的特别区域。
比如说，就像你站在一个大音箱旁边很近的地方，这就是近场区啦！在这里，场的分布可复杂啦，各种影响因素搅和在一起。
为啥要专门拎出来说呢？因为它有着独特的性质呀！
再来说远场区，好比你离开那个大音箱，走到好远好远的地方，那就是远场区啦！在这儿，场的分布就变得相对简单、有规律多啦。
有本书叫《电磁学原理与应用》，里面对近场区和远场区的介绍特别详细。
它就像一个知识宝库，能让你更深入地了解这些概念呢！
你说，理解了近场区和远场区的定义是不是很有意思呀？这对很多领域都超重要的呢，难道不是吗？。
什么是天线近场和远场
围绕着天线的场可以划分为两个主要的区域：接近天线的区域称为近场或者菲斯涅耳（Fresnel ）区，离天线较远的称为远场或弗朗霍法（Fraunhofer ）区。
参考下图，两区的分界线可取为半径R=2L 2/ λ （m）其中，L 是天线的最大尺寸（米），λ是波长（米）。
在远场或弗朗霍法（Fraunhofer ）区，测量到的场分量处于以天线为中心的径向的横截面上，并且所有的功率流（更确切地说是能量流）都是沿径向向外的。
在远场，场波瓣图的形状与到天线的距离无关。
在近场或者菲斯涅耳（Fresnel ）区，电场有明显的纵向（或者径向）分量，而功率流则不是完全径向的。
在近场，一般来说场波瓣图的形状取决于到天线的距离。
如果如下图所示用想象的球面边界包裹住天线，则在接近球面极点的区域可 以视为反射器。
另一方面，以垂直于偶极子方向扩散的波在赤道区域产生了穿透球面的功率泄漏，就好像这个区域是部分透明一样。
/ J 边界球面阻档扱点 （类似手反射器）心）偶极子天线附近的能流（b ） t ⅛射场波测图（半径矢Htr 正比于该方向ffj ⅛3t 场）这导致了天线附近的能量往返振荡伴随赤道区域的向外能量流的情况。
外流的功率决定了天线辐射出去的功率，而往返振荡的功率代表了无效功率一一被 限制在天线附近，就像一个谐振器。
对于一个二分之一波长的偶极子天线，某一个瞬间能量被储存在靠近天线末 端（或最大、边界球面 功界球面近场（反射1 的能流）―Γ 极点偶磧子天线 赤道■ I 4平面大⅛电荷区）的电场中；而过了半个周期后，能量被储存在靠近天线中点（或者最大电流区）的磁场中。
注意：虽然有时使用“功率流”一词，实际上是“能量”在流动。
功率是能量流对时间的变化率。
这就像常说的付功率账单，其实是为电能买单。
通常，天线周围场，划分为三个区域：无功所场区，辐射近场区和辐射远场区。
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。
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天线的辐射场分为三个区域，分别是电抗性近场，辐射近场（又称为“菲涅耳区”），以及辐射远场（又称为“夫琅和费区”）。
我们平时所说的近场和远场的边界是菲涅耳区与夫琅和费区边界的瑞利距离，用的是波程差作判据：“从源天线按球面波前到达待测天线之边缘与待测天线之中心的波程差为λ/16”。
这个就是大家所熟悉的R=2D^2/λ。
R就是待测天线到远场区边界的距离，D是天线物理口径的最大尺寸（这个物理口径的最大尺寸是这个意思：假设用一个圆球将天线包裹起来，这个圆球最小的直径。
），λ就是工作波长。
假设有一个900MHz的手机，手机的板长为100mm，用的是一般的PIFA或monopole天线。
由于手机天线所在的PCB都较小，PCB的地已经是辐射体而不是一般的反射体，即天线的一部分，再加上天线本身有一定的剖面高度。
所以算下来，D大约取100mm多一点，按照前面的公式计算远场距离R大约为60mm。
这样看来，手机天线的远场似乎并不“远”，也没多大嘛，那为什么我们平时测试手机天线的探头要离得那么远呢？[em02]
问题就在于，手机天线属于电小天线，而电小天线是不适用波程差判据的。
电小天线需要附加判据，其中一种就是：“旋转待测天线导致测试距离的改变对所得测量结果影响不大，即峰谷起伏不确定度在额定值内。
”计算公式就不附上了，假设峰谷起伏不确定度为0.5dB，计算所得待测天线旋转效应足够小的最小距离R=164mm，这个距离就比较远了。
[em09]
我上面的说法涉及一些比较晦涩的理论，并且知识跨度有一定的跳跃性，可能不是特别直观易懂，有兴趣地可以去看看约翰克劳斯教授的《天线》中的“天线测量”一章，可以加深理解。
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相当专业撒，确实有点难懂？
再问下什么样的天线可看作电小天线，为什么电小天线不适用波程差判断？[/QUOTE]
什么是电小天线？按照H.A.Wheeler的定义是l/λ≤1/2π的天线称为电小天线。
式中l为天线的最大物理尺寸，λ为工作波长。
但是关于电小天线的定义，并没有一个严格的界限。
R.W.P.King认为l/λ≤1/10的是电小天线，而S.A.Schlkunoff以及H.T.Friis则定义为l/λ≤1/8。
天线测量中，从有限尺寸的源天线获取平面波阵面，源必须离测试天线无限远。
也就是说，严格意义上的远场距离是无限远。
但是无限远的测试距离不现实也没有必要。
源天线的球面波引起待测天线最大物理尺寸D上的相位误差为22.5º也就是（λ/16的波程差）说，控制在这种误差范围内的天线测量被认为是有足够精度的。
这也就是为什么一般定义这个远场距离。
如果不对旁瓣电平有很高的精度要求，2D^2/λ的测量距离对中高增益的天线是合适的。
问题在于，电小天线由于天线尺寸的减小，增益降低，旁瓣电平增大，方向图峰谷起伏较大。
单纯使用波程差的判据是不完善的，甚至可能引起谬误，所以要附加一个峰谷起伏判据。
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为什么三角锥的补偿要那么大？是这样的，三角锥的补偿分两个部分，一个是线损，一个是路损。
线损大家都知道，就是在传输线上的损耗，这个通常并不大。
路损就是LZ所说的自由空间损耗，这个就很大了，是损耗的主要部分。
为什么这个损耗那么大？其实说起来，用“损耗”这个字眼似乎并不合适。
天线还是把能量辐射出来了，关键就在于，测试探头能够接收的只是其中的一小部分。
大家知道球面积的公式是S=4πR^2，那么手机33dBm的功率也不过2W，2W的功率要分布在这个球面上，而探头的物理口径能有多大？如果测试距离较远，那么这个路损大家可以换算成分贝看看，那可就非常大了。
就算把天线的增益考虑进来，探头能够接收的能量也高不到哪里去，何况手机天线的增益通常都不高。
这也就是为什么城市里的基站要建得那么密集。
为什么用于天文观测或深空探测的天线要建得像巨无霸一样。
[em02]
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用三角锥是把手机放入三角锥中与综测仪无线连接，定性的判断天线的性能，三角锥与综测仪用一米长左右的同轴线连接，三角锥中手机天线与三角锥连接同轴线处的距离15厘米左右，也就是自由空间路径15厘米左右，损耗补偿是20多db。
你据说的这个探头就相当于手机天线了。
问题是平时使用手机时手机接收基站信号也就是手机天线那么点的面积呀，可基站的覆盖距离至少也有几百米呀。
而如果照三角锥的那个损耗，平常的这种基站也就最多覆盖几米，再远手机就接收不到了。
这样是不是有点矛盾呀？[/QUOTE]
LZ你可能进入了一个思考误区，你单纯认为损耗补偿仅仅跟距离有关，而实际上跟接收天线的物理尺寸也有关系。
三角锥的探头较小，如果探头做的较大一点，换句话说接收面变大的话，相应的损耗补偿就会降低。
基站天线的物理尺寸就比较大了，而且基站天线是高增益天线，能够更好地把能量集中在它的覆盖区域内。
要知道dB，dBm可是很大的折算单位。
假设你与基站之间的距离为R，接收到的功率为PdBm。
那么在你与基站之间的距离变成2R时，相当于距离增加一倍时，功率降低为1/4，那么接收到的功率为（P-6）dBm，这在字面上的变化看起来也并不大，对不对？当然这个模型是很理想的，没有考虑天线增益，环境影响等等。
LZ，你之所以困惑，是因为没有实际去计算这个损耗，只是自我感觉信号损耗很大，手机没法正常工作。
你去找找基站天线，手机天线的一般规格，再计算一下，就会发现损耗虽然大，但完全在手机能够正常工作的范围内。
你想想，一般的手机都有-100dBm的接收灵敏度，这种情况下都能维持正常通讯的。
一个基站天线的功率容量都有几百瓦，手机天线的物理尺寸虽然不大，但是在几百米内接收基站天线的信号又有什么问题呢？
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呵呵，通信距离有个简单的计算公式：
衰减的dB数=32.44+20logD(km)+20logF(MHz)
所以楼主，衰减大小是和距离和工作频率都有关系的。
虽然这个公式一般用来计算远距离了，但是近距离也还是可以参考的。
如假设D=20cm=2*10^(-4) f=900MHz 衰减dB=32.44+20*log(2*10^(-4))+20log900=17.5dB
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当然天线的近场和远场也需考虑，近场的距离跟天线的尺寸有关。
一般天线尺寸越大，近场也越大。
近场内的物质的介电常数对天线的性能有很大影响，因为改变了天线的电长度。
介电常数常数越大，天线尺寸可以做到越小。