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天線是一種能量轉(zhuǎn)換裝置,發(fā)射天線將導(dǎo)行波轉(zhuǎn)換為空間輻射波,接收天線則把空間輻射波轉(zhuǎn)換為導(dǎo)行波。因此,一副發(fā)射天線可以視為輻射電磁波的波源,其周?chē)膱?chǎng)強(qiáng)分布一般都是離開(kāi)天線距離和角坐標(biāo)的函數(shù)。通常,根據(jù)離開(kāi)天線距離的不同將天線周?chē)膱?chǎng)區(qū)劃分為感應(yīng)場(chǎng)區(qū)、輻射近場(chǎng)區(qū)和輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。
(1)感應(yīng)場(chǎng)區(qū)
感應(yīng)場(chǎng)區(qū)是指很靠近天線的區(qū)域。在這個(gè)場(chǎng)區(qū)里,不輻射電磁波,電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量交替地貯存于天線附近的空間內(nèi)。電小尺寸的偶極子天線其感應(yīng)場(chǎng)區(qū)的外邊界條件是l2p。這里,l是工作波長(zhǎng)。
(2)輻射近場(chǎng)
在輻射近場(chǎng)區(qū)(又稱(chēng)菲涅爾區(qū))里電場(chǎng)的相對(duì)角分布(即方向圖)與離開(kāi)天線的距離有關(guān),即在不同距離處的方向圖是不同的。這是因?yàn)椋河商炀€各輻射源所建立的場(chǎng)之相對(duì)相位關(guān)系是隨距離而變的。
這些場(chǎng)的相對(duì)振幅也隨距離而改變。在輻射近場(chǎng)區(qū)的內(nèi)邊界處(即感應(yīng)場(chǎng)區(qū)的外邊界處)天線方向圖是一個(gè)主瓣和副瓣難分的起伏包絡(luò)。
隨著離開(kāi)天線距離的增加直到靠近遠(yuǎn)場(chǎng)輻射區(qū),天線方向圖的主瓣和副瓣才明顯形成,但零點(diǎn)電平和副瓣電平均較高。輻射近場(chǎng)區(qū)的外邊界按通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為:r=2D2λ(m) (1.3.1),式中,r是觀察點(diǎn)到天線的距離;D是天線孔徑的尺寸。
(3)輻射遠(yuǎn)場(chǎng)
輻射近場(chǎng)區(qū)的外邊就是輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)(夫朗荷費(fèi)區(qū))。該區(qū)域的特點(diǎn)是:
場(chǎng)的相對(duì)角分布與離開(kāi)天線的距離無(wú)關(guān);場(chǎng)的大小與離開(kāi)天線的距離成反比;方向圖主瓣、副瓣和零值點(diǎn)已全部形成。輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)是進(jìn)行天線測(cè)試的重要場(chǎng)區(qū),天線輻射特性所包括各參數(shù)的測(cè)量均需在該區(qū)進(jìn)行。實(shí)際測(cè)量中必須遵守公認(rèn)的式(1.3.1)所示的近、遠(yuǎn)場(chǎng)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(chǎng)區(qū),電小天線只存在電抗近場(chǎng)區(qū)和輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū),沒(méi)有輻射近場(chǎng)區(qū)。常把輻射遠(yuǎn)場(chǎng)與電抗近場(chǎng)相等的距離定義為L(zhǎng)l1一類(lèi)天線電抗近場(chǎng)區(qū)的外界,越過(guò)了這個(gè)距離(R=2pl),輻射遠(yuǎn)場(chǎng)就占優(yōu)勢(shì)。
為了表征輻射遠(yuǎn)場(chǎng)相對(duì)電抗近場(chǎng)的大小,常用它們的相對(duì)比值。由電基本振子的場(chǎng)方程可以求得電抗近場(chǎng)與輻射遠(yuǎn)場(chǎng)之比,若用dB表示則為PE(dB)=20lg(λ2πR)=-16+20lg(λR)。