近场效应与远场效应

这个主要是针对天线阵说的。天线阵方向图的测量需要远场条件，但是由于天线阵口径太大，所以往往远场条件需要非常远，而一般测量环境不能达到要求。在这样的不达标的条件下测量出来的天线方向图往往增益偏低，旁瓣较高，零点较浅。
毛乃宏的《天线测量手册》

 

硕士论文《多元矢量合成近场效应误差修正研究》 刘地凯

2.2天线技术的远场和近场

我们在射频工程中提到的“近场”一般是指天线技术上的“近场”，这种近场也被称为“单元近场”。但在本文中提到的“近场效应”是在射频制导仿真系统中“近场”，被测导引头在微波暗室的一端接收到另一端天线阵列辐射的电磁波[11]。
由于导引头口径面处接收到的是多个阵元辐射合成的电磁波，这会使合成后信号的等相位波前发生畸变，不再是理想的平面波。在仿真过程中这会使导引头对目标的定位产生误差，这将不利于准确的评估导引头的性能。所以在实际的工程设计中都会考虑尽可能的减小这种“近场效应误差”带来的影响。下面就来详细的讨论这两种“近场”的定义和区别。

 

从发射天线口径面到接收天线口径面存在最大的距离和最小距离，距离的不同会导致接收到的信号存在一个相位差 。在天线方向图的仿真和测试中可以发现，相位对其影响比较大。习惯上，我们按照式(2-2)中的参数k 的取值范围可以把天线辐射的场分为三个部分

1）远场区 
在这个区域中测得的天线方向图与无穷远处的方向图几乎一样

2）辐射近场区，又称为菲涅耳区

在这个区域中发射天线的方向图与无穷远处的方向图差别较大，区域中天线辐射场的幅度和相位随着 R 值的变化而变化

3）感应近场区

发射天线周围的电场与磁场的相位存在 90 度的相位差，所以电磁波不向外辐射，发射天线也没有方向图，这时的电磁场只是一种储能场。 

 

我们通常所说的“近场”指的都是天线的辐射近场，这是因为它的感应近场在射频仿真中没有实际的意义。

天线不同的辐射区内电磁场的性质也不同。在天线的近场区它辐射的电磁波是球面波，天线在这个区域内的方向图与到它的距离是有关的，而且天线在这个区域的能流密度与到它的距离有着复杂的关系。而天线辐射的电磁波在远场区可以看作是平面波，在远场区天线的方向图与到天线的距离几乎无关，天线辐射的能流密度与到天线距离的平方成反比。从天线的近场到远场它辐射的能流密度由与距离成反比逐渐变为与距离的平方成反比。