Fast sind Feld (oder nahes Feld) und weites Feld (oder Fernbereich) und die Übergangszone Gebiete des elektromagnetischen Feldes um jeden Gegenstand. Die verschiedenen Begriffe für diese Gebiete beschreiben den Weg Eigenschaften einer EM Feldänderung mit der Entfernung vom Gegenstand, der die Anklagen und Ströme enthält, die die Quellen jedes elektromagnetischen (EM) Feldes sind.

Der grundlegende Grund ein EM Feld Änderungen im Charakter mit der Entfernung von seiner Quelle, ist, dass die Gleichungen von Maxwell verschiedene Handlungsweisen für jeden der zwei Quellbegriffe von elektrischen Feldern und auch der zwei Quellbegriffe für magnetische Felder vorschreiben. Elektrische Felder, die durch Änderungen erzeugt sind, verantwortlich Vertrieb haben einen verschiedenen Charakter als diejenigen, die durch das Ändern magnetischer Felder erzeugt sind. Ähnlich zeigen die Gleichungen von Maxwell ein sich unterscheidendes Verhalten für die magnetischen erzeugten Felder durch das Ändern von elektrischen Strömen, gegen magnetische erzeugte Felder durch das Ändern von elektrischen Feldern. Aus diesen Gründen, im Gebiet sehr in der Nähe von Strömen und Anklage-Trennungen, wird das EM Feld durch elektrische und magnetische Bestandteile erzeugt direkt durch Ströme und Anklage-Trennungen beherrscht, und diese Effekten erzeugen zusammen den EM "in der Nähe vom Feld." Jedoch, in Entfernungen, die von Anklage-Trennungen und Strömen weit sind, wird das EM Feld beherrscht durch die elektrischen und magnetischen Felder, die indirekt durch die Änderung im anderen Typ des Feldes erzeugt sind, und so wird das EM Feld nicht mehr betroffen (oder viel betroffen) durch die Anklagen und Ströme an der EM Quelle. Dieser entferntere Teil des EM Feldes ist das "Strahlungs"-Feld oder "der Fernbereich", und es ist der vertraute Typ der elektromagnetischen im "freien Raum gesehenen Radiation," weit von irgendwelchen EM Feldquellen (Ursprünge).

Der Fernbereich schließt so Funkwellen und Mikrowellen mehrere Wellenlängen von den meisten Typen von Antennen, sowie die ganze kürzere Welle EM Radiation im elektromagnetischen Spektrum (infrarot, leicht, UV, Röntgenstrahlen, usw.) ein. Die letzten Typen der EM Radiation in der normalen Erfahrung zeigen Fernbereich-Verhalten fast exklusiv wegen ihrer kürzeren Wellenlänge, die ihnen einen "Fernbereich"-Charakter in allen, aber äußerst kurzen Entfernungen von ihren Quellen gibt. Zum Beispiel zeigt sichtbares Licht Fernbereich-Verhalten in allen Entfernungen, die größer sind als ein Mikrometer von seiner Quelle.

In praktischen mathematischen Begriffen erscheint die Überlegenheit des Fernbereich-Verhaltens mit der genügend Entfernung von der Quelle, weil beide Ströme und der schwingende Anklage-Vertrieb in Antennen (und andere Heizkörper) Dipoltyp-Feldverhalten erzeugen. Während diese Dipolintensitäten des nahen Feldes in der Nähe von der Quelle sehr stark sein können, verfallen sie sehr schnell mit der Entfernung im Vergleich mit der EM Radiation (der Fernbereich). Strahlungsfernbereich-Intensität verfällt langsamer mit der Entfernung im Anschluss an das umgekehrte Quadratgesetz für die EM Gesamtmacht, die für die ganze elektromagnetische Radiation typisch ist. Deshalb gewinnt der Fernbereich-Bestandteil des EM Feldes in der Intensität mit der zunehmenden Entfernung. So, für Gegenstände wie das Übertragen von Antennen, elektrischer oder elektronischer Ausrüstung, beherrschen dielektrische Materialien, oder wo sich Radiation von einem Gegenstand, der Nichtstrahlungs-'in der Nähe von' Feldbestandteilen von elektromagnetischen Feldern zerstreut, das EM Feld in der Nähe vom Gegenstand, während elektromagnetische Radiation oder 'weite' Feldhandlungsweisen in größeren Entfernungen vorherrschen. Das nahe Feld endet nicht plötzlich, wo der Fernbereich — eher beginnt, gibt es eine Übergangszone zwischen diesen Typen, wo beide Typen von EM Feldeffekten bedeutend sein können.

Gebiete und ihre Ursache

Das nahe Feld und der Fernbereich einer Antenne oder die andere isolierte Quelle der elektromagnetischen Radiation sind Gebiete um die Quelle. Die Grenze zwischen den zwei Gebieten wird nur vage definiert, und sie hängt von der dominierenden Wellenlänge (λ) ausgestrahlt von der Quelle ab.

Der Fernbereich ist das Gebiet, in dem das Feld als "normale" elektromagnetische Radiation handelt. Die Macht dieser Radiation Abnahmen als das Quadrat der Entfernung von der Antenne und die Absorption der Radiation hat keine Wirkung auf den Sender. Die Absorption der Radiation vom reaktiven Teil des nahen Feldes betrifft wirklich jedoch die Last auf dem Sender. Magnetische Induktion (zum Beispiel, in einem Transformator) kann ein sehr einfaches Modell dieses Typs der elektromagnetischen Nah-Feldwechselwirkung gesehen werden.

Weil jeder Teil (elektrisch und magnetisch) des EM Feldes im Fernbereich-Gebiet durch eine Änderung im anderen Teil erzeugt wird, werden die Verhältnisse von elektrischen zur magnetischen Feldkraft befestigt und im Fernbereich unveränderlich. Jedoch, in fast Feld, sind sie fast von einander unabhängig, und jeder kann davon nicht berechnet werden, den anderen zu wissen. Abhängig vom Typ der Quelle wird das nahe Feld entweder durch einen magnetischen Bestandteil oder durch einen elektrischen Bestandteil beherrscht.

Nahe Felder werden durch den Dipoltyp elektrische oder magnetische Felder beherrscht. Magnetische Nah-Feldbestandteile wegen sich ändernder Ströme müssen einer Dipolnatur sein, da magnetische "Anklagen" (magnetische Monopole) nicht bestehen. Obwohl elektrische Anklagen wirklich bestehen und statische elektrische Felder schaffen können, zeigt der schwingende elektrische Teil von EM nahen Feldern, der durch ein elektrisches Potenzial im Heizkörper immer geschaffen wird, eine Dipolnatur, weil die Quelle des elektrischen Teils des EM nahen Feldes von einem elektrischen Nullleiter nur in einem Weg geschaffen wird, der provisorisch einen Dipol oder Mehrpol schafft. Das ist, weil die positiven und negativen Anklagen in einer ausstrahlenden Quelle keine Weise haben, es zu verlassen, und von einander durch die Erregung "Signal" (ein Sender oder anderes EM aufregendes Potenzial) nur provisorisch getrennt werden. Ein klassisches Beispiel dieses Verhaltens ist eine Radioantenne, die durchschnittlich mit der Zeit elektrisch neutral ist, und sich von diesem Staat nur durch das vorläufige Werden ein electical Dipol (oder Mehrpol) unter dem Einfluss des Signals vom Sender unterscheidet, der Anklagen innerhalb seiner seit kurzen Perioden nur trennt. [Wenn eine Antenne eine statische Anklage hat, kann sie nicht zum elektrischen nahen Feld in jedem Fall beitragen, das sich rechtzeitig ändert, und dasselbe für irgendwelche unveränderlichen Ströme wahr ist, die in einer Antenne] fließen können.

Im Fernbereich ist die Gestalt des Antenne-Musters der Entfernung unabhängig, und der winkelige Feldvertrieb ist hauptsächlich der Entfernung von der Quelle unabhängig. Der Fernbereich wird auch oft die "Strahlenzone", oder "freien Raum" genannt. Eine genauere Definition wird durch die Fortpflanzungseigenschaften gegeben. Die Strahlenzone ist wichtig, weil Fernbereiche im Allgemeinen im Umfang durch 1/r zurückgehen. Das bedeutet, dass die Gesamtenergie pro Einheitsgebiet in einer Entfernung r zu 1/r proportional ist. Das Gebiet des Bereichs ist zu r proportional, so ist die Gesamtenergie, die den Bereich durchführt, unveränderlich. Das bedeutet, dass die Fernbereich-Energie wirklich zur unendlichen Entfernung flüchtet (es strahlt aus). Im Allgemeinen ist der Zweck von Antennen, drahtlos für lange Entfernungen mit Fernbereichen zu kommunizieren, und das ist ihr Hauptgebiet der Operation (jedoch, bestimmte für die Nah-Feldkommunikation spezialisierte Antennen bestehen wirklich).

Definitionen

Der Begriff "Nah-Feldgebiet" (auch bekannt als das "nahe Feld" oder "die nahe Zone") hat die folgenden Bedeutungen in Bezug auf verschiedene Fernmeldetechnologien:

• Das Ende - im Gebiet einer Antenne, wo der winkelige Feldvertrieb auf die Entfernung von der Antenne abhängig ist.
• In der Studie der Beugung und des Antenne-Designs ist das nahe Feld, dass ein Teil des ausgestrahlten Feldes, das unter Entfernungen kürzer ist als der Parameter von Fresnel S = D / (4λ) von der Quelle des beugenden Randes oder Antenne der Länge oder des Diameters D.
• In Glasfaserleiter-Kommunikationen, dem Gebiet in der Nähe von einer Quelle oder Öffnung.

Wegen dieser Nuancen muss spezielle Sorge genommen werden, wenn man die Literatur über nahe Felder und Fernbereiche umfasst.

Gebiete gemäß der elektromagnetischen Länge

Elektromagnetisch kurze Antennen

Für Antennen kürzer als Hälfte der Wellenlänge der Radiation strahlen sie aus (d. h., "elektromagnetisch kurze" Antennen), die weiten und nahen Regionalgrenzen werden in Bezug auf ein einfaches Verhältnis der Entfernung von der ausstrahlenden Quelle (r) zur Wellenlänge der Radiation (λ) gemessen. Für solch eine Antenne ist das nahe Feld das Gebiet innerhalb eines Radius (r

Bemerken Sie, dass "D", die Länge der Antenne nicht wichtig ist, und die Annäherung dasselbe für alle kürzeren Antennen (manchmal ideal genannt "Punkt-Antennen") ist. In allen diesen Antennen bedeutet die kurze Länge, dass Anklagen und Ströme in jedem Paragraph der Antenne dasselbe zu jeder vorgegebenen Zeit sind, da die Antenne für die RF Sender-Stromspannung zu kurz ist, um vor seinen Effekten auf Anklagen umzukehren, und Ströme über die komplette Antenne-Länge gefühlt werden.

Elektromagnetisch lange Antennen

Für Antennen, die physisch größer sind als eine Halbwellenlänge der Radiation, strahlen sie aus, die nahen und weiten Felder werden in Bezug auf die Entfernung von Fraunhofer definiert. Die Entfernung von Fraunhofer, genannt nach Joseph von Fraunhofer, ist der Wert:

:

wo D die größte Dimension des Heizkörpers (oder der diametre der Antenne) ist und die Wellenlänge der Funkwelle ist. Diese Entfernung stellt die Grenze zwischen dem nahen und weiten Feld zur Verfügung. Der Parameter D entspricht die physische Länge einer Antenne oder das Diameter einer "Teller"-Antenne.

Eine Antenne zu haben, die elektromagnetisch länger ist als eine Hälfte der beherrschten Wellenlänge, ausgestrahlt erweitert beträchtlich die Nah-Feldeffekten, besonders diese von eingestellten Antennen. Umgekehrt, wenn eine gegebene Antenne hohe Frequenzradiation ausstrahlt, wird sie ein Nah-Feldgebiet haben, das größer ist als, was durch die kürzere Wellenlänge einbezogen würde.

Zusätzlich muss eine Fernbereich-Gebiet-Entfernung diese zwei Bedingungen befriedigen.

::

:where ist die größte physische geradlinige Dimension der Antenne und ist die Fernbereich-Entfernung. Die Fernbereich-Entfernung ist die Entfernung von der Sendeantenne bis der Anfang des fraunhofer Gebiets oder weiten Feldes.

Übergangszone

Die "Übergangszone" zwischen diesen nahen und weiten Feldgebieten, sich über die Entfernung von einer bis zwei Wellenlängen von der Antenne ausstreckend, ist das Zwischengebiet, in dem sowohl nahes Feld als auch Fernbereich-Effekten wichtig sind. In diesem Gebiet stirbt Nah-Feldverhalten aus und hört auf, wichtig zu sein, Fernbereich-Effekten als dominierende Wechselwirkungen verlassend. Das Image zeigt über dem Recht diese Gebiete und Grenzen.

Gebiete gemäß dem Beugungsverhalten

Fernbereich-Beugung

Wenn die Quelle eine maximale gesamte Dimension oder Öffnungsbreite (D) hat, der im Vergleich zur Wellenlänge λ groß ist, wird das Fernbereich-Gebiet allgemein genommen, um in Entfernungen von der Quelle zu bestehen, die größer ist als Parameter von Fresnel S = D / (4λ), S> 1.

Für einen an der Unendlichkeit eingestellten Balken wird das Fernbereich-Gebiet manchmal das "Gebiet von Fraunhofer" genannt. Andere Synonyme sind "Fernbereich", "weite Zone", und "Strahlenfeld". Jede elektromagnetische Radiation besteht aus einem elektrischen Feldbestandteil E und einem magnetischen Feldbestandteil H. Im Fernbereich, der Beziehung zwischen dem elektrischen Feldbestandteil E und dem magnetischen Bestandteil H ist, dass die Eigenschaft jeder sich frei fortpflanzenden Welle, wo (in Einheiten wo c = 1) E H an jedem Punkt im Raum gleich ist.

Nah-Feldbeugung

Im Gegensatz zum Fernbereich unterscheidet sich das Beugungsmuster im nahen Feld normalerweise bedeutsam davon, das an der Unendlichkeit beobachtet ist, und ändert sich mit der Entfernung von der Quelle. Im nahen Feld, der Beziehung zwischen E und H wird sehr kompliziert. Außerdem verschieden vom Fernbereich, wo elektromagnetische Wellen gewöhnlich durch einen einzelnen Polarisationstyp (horizontal, vertikal, kreisförmig, oder elliptisch) charakterisiert werden, können alle vier Polarisationstypen im nahen Feld da sein.

Das "nahe Feld", das innen über eine Wellenlänge-Entfernung von der Antenne ist, ist ein Gebiet, in dem es starke induktive und capacitative Effekten von den Strömen und Anklagen in der Antenne gibt, die elektromagnetische Bestandteile verursachen, die sich wie Fernbereich-Radiation nicht benehmen. Diese Effekten Abnahme in der Macht viel schneller mit der Entfernung als tun die Fernbereich-Strahleneffekten.

Außerdem im Teil des nahen Feldes, das an der Antenne am nächsten ist (hat das "reaktive nahe Feld" genannt, sieh unten), die Absorption der elektromagnetischen Macht im Gebiet durch ein zweites Gerät hat Effekten, dass das Feed-Back zum Sender, die Last auf dem Sender vergrößernd, der die Antenne durch das Verringern des Antenne-Scheinwiderstands füttert, den der Sender "sieht". So kann der Sender fühlen, dass Macht von der nächsten Nah-Feldzone absorbiert worden ist, aber wenn diese Macht von einer anderen Antenne nicht gefesselt ist, liefert der Sender so viel Macht zur Antenne nicht, noch es zieht so viel von seiner eigenen Macht-Versorgung.

Schwankungen innerhalb von Gebieten

Die obengenannten definierten Gebiete kategorisieren Feldhandlungsweisen, die sich sogar innerhalb des Gebiets von Interesse ändern. So sind die Grenzen für diese Gebiete ungefähre "Faustregeln", weil es keine genauen Abkürzungen zwischen ihnen gibt (alle Verhaltensänderungen mit der Entfernung sind glatte Änderungen). Selbst wenn genaue Grenzen in einigen Fällen, gestützte in erster Linie auf dem Antenne-Typ und der Antenne-Größe definiert werden können, können sich Experten in ihrem Gebrauch der Nomenklatur unterscheiden, um die Gebiete zu beschreiben.

Nah-Feldeigenschaften

Das nahe Feld selbst wird weiter ins reaktive nahe Feld und das Strahlungsnahe Feld geteilt. Die "reaktiven" und "Strahlungs"-Nah-Feldbenennungen sind auch eine Funktion der Wellenlänge (oder Entfernung). Jedoch sind diese Grenzgebiete ein Bruchteil einer Wellenlänge innerhalb des nahen Feldes. Wie man allgemein betrachtet, ist die Außengrenze des reaktiven Nah-Feldgebiets eine Entfernung von 1/2π Zeiten die Wellenlänge (λ/2π oder 0.159 x λ) von der Antenne-Oberfläche. Das Strahlungsnahe Feld (hat auch das "Gebiet von Fresnel" genannt), bedeckt den Rest des Nah-Feldgebiets, von λ/2π zu λ (eine volle Wellenlänge).

Reaktives nahes Feld oder der nächste Teil des nahen Feldes

Im reaktiven nahen Feld (sehr in der Nähe von der Antenne) ist die Beziehung zwischen den Kräften des E und der H Felder häufig zu kompliziert, um vorauszusagen. Entweder Feldbestandteil (E oder H) können einmal vorherrschen, und die entgegengesetzte Beziehung beherrscht an einem Punkt nur eine kurze Entfernung weg. Das macht Entdeckung der wahren Macht-Dichte in diesem Gebiet problematisch. Das ist, weil, um Macht nicht nur zu berechnen, E und H sowohl gemessen werden zu müssen, aber die Phase-Beziehung zwischen E als auch H auch bekannt sein muss.

In diesem reaktiven Gebiet nicht nur strahlt eine elektromagnetische Welle äußer in den weiten Raum aus, aber es gibt einen "reaktiven" Bestandteil zum elektromagnetischen Feld, bedeutend, dass die Natur des Feldes um die Antenne dazu empfindlich ist, und auf, EM Absorption in diesem Gebiet reagiert (das ist für die Absorption nicht wahr, die von der Antenne weit ist, die keine Wirkung auf den Sender oder das Antenne-nahe Feld hat).

Sehr in der Nähe von der Antenne, im reaktiven Gebiet, wird die Energie eines bestimmten Betrags, wenn nicht gefesselt von einem Empfänger, zurückgehalten und wird sehr in der Nähe von der Antenne-Oberfläche versorgt. Diese Energie wird hin und her von der Antenne bis das reaktive nahe Feld durch die elektromagnetische Radiation des Typs getragen, der langsam elektrostatische und magnetostatic Effekten ändert. Zum Beispiel schafft das aktuelle Fließen in der Antenne einen rein magnetischen Bestandteil im nahen Feld, das dann zusammenbricht, weil der Antenne-Strom beginnt, umzukehren, Übertragung der magnetischen Energie des Feldes zurück zu Elektronen in der Antenne verursachend, weil das sich ändernde magnetische Feld eine selbstinduktive Wirkung auf die Antenne verursacht, die es erzeugt hat. Das gibt Energie in die Antenne auf eine verbessernde Weise zurück, so dass es nicht verloren wird. Ein ähnlicher Prozess geschieht, weil sich elektrische Anklage in einer Abteilung der Antenne unter dem Druck der Signalstromspannung entwickelt, und ein lokales elektrisches Feld um diese Abteilung der Antenne wegen der Selbstkapazität der Antenne verursacht. Wenn das Signal umkehrt, so dass Anklage erlaubt wird, von diesem Gebiet wieder wegzuströmen, hilft das bebaute elektrische Feld beim Stoßen von Elektronen zurück in der neuen Richtung ihres Flusses, als mit der Entladung jedes einpoligen Kondensators. Das überträgt wieder Energie zurück dem Antenne-Strom.

Wegen dieser Energielagerungs- und Rückwirkung, wenn entweder der induktiven oder elektrostatischen Effekten im reaktiven nahen Feld eine Feldenergie Elektronen in einem verschiedenen (nahe gelegenen) Leiter überträgt, dann wird diese Energie gegen die primäre Antenne verloren. Wenn das geschieht, wird ein Extraabflussrohr auf dem Sender gesehen, sich aus der reaktiven Nah-Feldenergie ergebend, die nicht zurückgegeben wird. Diese Wirkung taucht als ein verschiedener Scheinwiderstand in der Antenne, wie gesehen, durch den Sender auf.

Der reaktive Bestandteil des nahen Feldes kann zweideutige oder unentschiedene Ergebnisse geben, wenn er Maße in diesem Gebiet versucht. In anderen Gebieten ist die Macht-Dichte zum Quadrat der Entfernung von der Antenne umgekehrt proportional. In der Umgebung sehr in der Nähe von der Antenne, jedoch, kann sich das Energieniveau drastisch mit nur einer kleinen Abnahme in der Entfernung zur Antenne erheben. Diese Energie kann beide Menschen und Maß-Ausrüstung wegen der hohen beteiligten Mächte nachteilig betreffen.

Strahlungsnahes Feld (Gebiet von Fresnel), oder weitester Teil des nahen Feldes

Das Strahlungsnahe Feld (hat manchmal das Gebiet von Fresnel genannt), enthält reaktive Feldbestandteile von der Quellantenne nicht, da es bis jetzt von der Antenne ist, dass die Zurückkopplung der Felder gegenphasig mit dem Antenne-Signal wird, und so nicht effizient versorgen und induktive oder capacitative Energie von Antenne-Strömen oder Anklagen ersetzen kann. Die Energie im Strahlungsnahen Feld ist so die ganze Strahlungsenergie, obwohl seine Mischung von magnetischen und elektrischen Bestandteilen noch vom Fernbereich verschieden ist. Weiter ins Strahlungsnahe Feld (eine Hälfte der Wellenlänge zu 1 Wellenlänge von der Quelle), der E und die H Feldbeziehung ist voraussagbarer, aber der E zur H Beziehung ist noch kompliziert. Jedoch, da das Strahlungsnahe Feld noch ein Teil des nahen Feldes ist, gibt es Potenzial für den unvorausgesehenen (oder nachteilig) Bedingungen.

Zum Beispiel können Metallgegenstände wie Stahlbalken als Antennen durch den induktiven Empfang und dann "das Wiederausstrahlen" von etwas von der Energie im Strahlungsnahen Feld, das Formen einer neuen ausstrahlenden Oberfläche handeln, um in Betracht zu ziehen. Abhängig von Antenne-Eigenschaften und Frequenzen kann solche Kopplung viel effizienter sein als einfacher Antenne-Empfang im noch entfernteren Fernbereich, bis jetzt kann mehr Macht der sekundären "Antenne" in diesem Gebiet übertragen werden, als mit einer entfernteren Antenne der Fall sein würde. Wenn eine sekundäre ausstrahlende Antenne-Oberfläche so aktiviert wird, schafft sie dann seine eigenen Nah-Feldgebiete, aber dieselben Bedingungen gelten für sie.

Im Vergleich zum Fernbereich

Das nahe Feld ist bemerkenswert, um klassische elektromagnetische Induktion und elektrische Anklage-Effekten auf das EM Feld wieder hervorzubringen, welche Effekten mit der zunehmenden Entfernung von der Antenne (mit der magnetischen Feldkraft "aussterben", die zum umgekehrten Würfel der Entfernung und elektrischen Feldkraft proportional ist, die zum umgekehrten Quadrat der Entfernung proportional ist) viel schneller als tun, hat das klassische EM Fernbereich (E und B Felder proportional einfach zur umgekehrten Entfernung) ausgestrahlt. Normalerweise Nah-Feldeffekten sind weiter weg nicht wichtig als einige Wellenlängen der Antenne.

Weite Nah-Feldeffekten schließen auch Energieübertragungseffekten ein, die sich direkt zu Empfängern in der Nähe von der Antenne paaren, die Macht-Produktion des Senders betreffend, wenn sie sich paaren, aber nicht sonst. Gewissermaßen bietet das nahe Feld Energie an, die für einen Empfänger nur verfügbar ist, wenn die Energie geklopft wird, und das durch den Sender mittels des Antwortens auf elektromagnetische nahe Felder gefühlt wird, die vom Empfänger ausgehen. Wieder ist das derselbe Grundsatz, der in verbundenen Geräten der Induktion wie ein Transformator gilt, der mehr Macht am primären Stromkreis zieht, wenn Macht vom sekundären Stromkreis gezogen wird. Das ist mit dem Fernbereich verschieden, der ständig dieselbe Energie vom Sender zieht, ob es sofort erhalten wird, oder nicht.

Der Umfang anderer Bestandteile des elektromagnetischen Feldes in der Nähe von der Antenne kann ziemlich stark sein, aber, wegen der schnelleren Verminderung mit der Entfernung als 1/r Verhalten, strahlen sie Energie zu unendlichen Entfernungen nicht aus. Statt dessen bleiben ihre Energien gefangen im Gebiet in der Nähe von der Antenne, Macht vom Sender nicht ziehend, wenn sie keinen Empfänger im Gebiet in der Nähe von der Antenne erregen. So übertragen die nahen Felder nur Energie sehr nahe gelegenen Empfängern, und, wenn sie tun, wird das Ergebnis als eine zusätzliche Attraktion Macht im Sender gefühlt. Als ein Beispiel solch einer Wirkung wird Macht über den Raum in einem allgemeinen Transformator oder Metallentdecker mittels Nah-Feldphänomene (in diesem Fall induktive Kopplung), in einer Wirkung "ausschließlich für kurze Strecken" (d. h., die Reihe innerhalb einer Wellenlänge des Signals) übertragen.

Das klassische EM-Modellieren

Das Lösen der Gleichungen von Maxwell für die elektrischen und magnetischen Felder für eine lokalisierte schwingende Quelle, wie eine Antenne, die durch ein homogenes Material (normalerweise Vakuum oder Luft) umgeben ist, gibt Felder nach, die weit weg im Verhältnis zu 1/r verfallen, wo r die Entfernung von der Quelle ist. Das sind die ausstrahlenden Felder, und das Gebiet, wo r für diese Felder groß genug ist, um vorzuherrschen, ist das weite Feld.

Im Allgemeinen können die Felder einer Quelle in einem homogenen isotropischen Medium als eine Mehrpol-Vergrößerung geschrieben werden. Die Begriffe in dieser Vergrößerung sind kugelförmige Obertöne (die die winkelige Abhängigkeit geben) multipliziert mit kugelförmigen Funktionen von Bessel (der, geben die radiale Abhängigkeit). Für großen r fungiert kugelförmiger Bessel Zerfall als 1/r, das ausgestrahlte Feld oben gebend. Da man näher und näher an der Quelle (kleinerer r) wird, sich dem nahen Feld nähernd, werden andere Mächte von r bedeutend.

Der folgende Begriff, der bedeutend wird, ist zu 1/r proportional und wird manchmal den Induktionsbegriff genannt. Davon kann als die in erster Linie magnetische Energie gedacht werden, die im Feld versorgt ist, und ist zur Antenne in jedem Halbzyklus durch die Selbstinduktion zurückgekehrt. Für noch kleineren r werden zu 1/r proportionale Begriffe bedeutend; das wird manchmal den elektrostatischen Feldbegriff genannt und kann als stammend von der elektrischen Anklage im Antenne-Element gedacht werden.

Sehr in der Nähe von der Quelle ist die Mehrpol-Vergrößerung weniger nützlich (zu viele Begriffe sind für eine genaue Beschreibung der Felder erforderlich). Eher, im nahen Feld, ist es manchmal nützlich, die Beiträge als eine Summe von ausstrahlenden mit flüchtigen Feldern verbundenen Feldern auszudrücken, wo die Letzteren mit r exponential verfallen. Und in der Quelle selbst, oder sobald man in ein Gebiet von inhomogeneous Materialien eingeht, ist die Mehrpol-Vergrößerung nicht mehr gültig, und die volle Lösung der Gleichungen von Maxwell ist allgemein erforderlich.

Antennen

Wenn sinusförmige Ströme auf eine Struktur von einem Typ angewandt werden, werden elektrische und magnetische Felder im Raum über diese Struktur erscheinen. Wenn jene Felder eine Entfernung in den Raum erweitern, wird die Struktur häufig eine Antenne genannt. Solch eine Antenne kann ein Zusammenbau von Leitern im für Radiogeräte typischen Raum sein, oder es kann eine Öffnung mit einem gegebenen aktuellen Vertrieb sein, der in den Raum ausstrahlt, wie für optische oder Mikrowellengeräte typisch ist. Die Ist-Werte der Felder im Raum über die Antenne sind gewöhnlich ziemlich kompliziert und können sich mit der Entfernung von der Antenne auf verschiedene Weisen ändern.

Jedoch, in vielen praktischen Anwendungen, interessiert man sich nur für Effekten, wo die Entfernung von der Antenne bis den Beobachter sehr viel größer ist als die größte Dimension der Sendeantenne, können die Gleichungen, die die über die Antenne geschaffenen Felder beschreiben, durch das Annehmen einer großen Trennung und das Fallen aller Begriffe vereinfacht werden, die nur geringe Beiträge zum Endfeld zur Verfügung stellen. Dieser vereinfachte Vertrieb ist der "Fernbereich" genannt worden und hat gewöhnlich das Eigentum, das der winkelige Vertrieb der Energie mit der Entfernung nicht ändert, jedoch ändern sich die Energieniveaus noch mit der Entfernung und Zeit. Solch ein winkeliger Energievertrieb wird gewöhnlich ein Antenne-Muster genannt.

Bemerken Sie, dass, durch den Grundsatz der Reziprozität, das Muster beobachtet hat, wenn eine besondere Antenne übersendet, ist zum gemessenen Muster identisch, wenn dieselbe Antenne für den Empfang verwendet wird. Normalerweise findet man einfache Beziehungen, die die Antenne beschreiben, weite Feldmuster, häufig trigonometrische Funktionen oder an schlechtestem Fourier oder Hankel einschließend, gestalten Beziehungen zwischen dem Antenne-Strom-Vertrieb und den beobachteten weiten Feldmustern um. Während Fernbereich-Vereinfachungen in Technikberechnungen sehr nützlich sind, bedeutet das nicht, dass die Nah-Feldfunktionen besonders mit modernen Computertechniken nicht berechnet werden können. Eine Überprüfung dessen, wie die Form der nahen Felder über eine Antenne-Struktur große Scharfsinnigkeit in die Operationen solcher Geräte geben kann.

Scheinwiderstand

Das elektromagnetische Feld im Fernbereich-Gebiet einer Antenne ist des Typs des durch die Antenne ausgestrahlten Feldes unabhängig. Der Welle-Scheinwiderstand ist das Verhältnis der Kraft der elektrischen und magnetischen Felder, die im Fernbereich in der Phase mit einander sind. So ist der Fernbereich "Scheinwiderstand des freien Raums" widerspenstig und wird gegeben durch:

:

Das Verwenden der üblichen Annäherung für die Geschwindigkeit des Lichtes im freien Raum c = 3 × 10 m/s gibt den oft verwendeten Ausdruck:

:

Das elektromagnetische Feld im Nah-Feldgebiet einer elektrisch kleinen Rolle-Antenne ist vorherrschend magnetisch. Für kleine Werte von r/λ ist der Welle-Scheinwiderstand eines Induktors niedrig und an der kurzen Reihe induktiv, die asymptotisch ist zu:

:

Das elektromagnetische Feld im Nah-Feldgebiet einer elektrisch kurzen Stange-Antenne ist vorherrschend elektrisch. Für kleine Werte von r/λ ist der Welle-Scheinwiderstand hoch und an der kurzen Reihe kapazitiv, die asymptotisch ist zu:

:

In beiden Fällen läuft der Welle-Scheinwiderstand auf diesem des freien Raums zusammen, weil sich die Reihe dem weiten Feld nähert.

Quant-Feldtheorie-Ansicht

In der Quant-Ansicht von elektromagnetischen Wechselwirkungen sind Fernbereich-Effekten Manifestationen von echten Fotonen, wohingegen Nah-Feldeffekten wegen einer Mischung von echten und virtuellen Fotonen sind. Virtuelle Fotonen, die Nah-Feldschwankungen und Signale zusammensetzen, haben Sie Effekten, die der viel kürzeren Reihe sind als diejenigen von echten Fotonen.

Siehe auch

Lokale Effekten

• Beugung von Fresnel für mehr auf dem nahen Feld
• Beugung von Fraunhofer für mehr auf dem weiten Feld
• In der Nähe von der Feldkommunikation für mehr auf fast der Feldnachrichtentechnologie
• Widerhallende induktive Kopplung für magnetische Gerät-Anwendungen
• Die Radioenergieübertragung für etwas Macht überträgt Anwendungen
• MRI Scanner Eine Maschine, die Signale zu und vom Patienten durch fast magnetische Feldeffekten an RF Frequenzen überträgt

Anderer

• Antenne-Maß bedeckt Fernbereich-Reihen (FF) und Nah-Feldreihen (NF), der durch die Entfernung von Fraunhofer getrennt ist.
• Boden-Wellen sind eine Weise der Fortpflanzung.
• Raumwellen sind eine Weise der Fortpflanzung.
• Umgekehrt-Quadratgesetz

:

: Arbeitsschutz-Regierung

Patente

• George F. Leydorf, Antenne in der Nähe vom Feldkopplungssystem. 1966.
• Grossi u. a., Gefangenes Elektromagnetisches Strahlennachrichtensystem. 1969.
• , Reduzieren-Geräusch Mit der Doppelweise-Antenne. 1969.
• Sarg u. a., Entschluss von Weiten Feldantenne-Mustern mit Untersuchungsmaßen von Fresnel. 1972.
• Hansen u. a., Methode und Apparat für die Bestimmung von Nah-Feldantenne-Mustern. 1975
• Wolff u. a., Methode und Apparat, um Nähe eines Gegenstands mit Nah-Feldeffekten zu fühlen

Links

• Nahe und weite Felder - von der Statik bis Radiation