근거리 및 원거리 필드

근방장 및 원방장은 송신 안테나 등 물체 주위의 전자기장 영역 또는 물체에서 방사선이 산란된 결과입니다.비방사성 근접장 거동은 안테나 또는 산란 물체 근처에서 지배하며, 전자파 방사 원거리 거동은 더 먼 거리에서 지배한다.

원계 E(전기)와 B(자기)의 전계 강도는 소스로부터의 거리가 커질수록 감소하여 전자파 복사 전력 강도의 역제곱 법칙이 된다.반면 근접장 E와 B의 강도는 거리에 따라 더 빠르게 감소한다. 즉, 복사장은 역거리 제곱만큼 감소하며, 반응장은 역입방체 법칙에 따라 감소하며, 결과적으로 전장 부분의 전력은 역4승, 6승만큼 감소한다.근접장에 포함된 전력의 급격한 감소에 의해 근접장에 의한 영향이 안테나의 복사 부분에서 몇 파장 떨어진 곳에서 사라집니다.

지역과 그 상호 작용의 요약

근접 필드:이 쌍극자 패턴은 빨간색으로 표시된

{\overrightarrow {\mathbf {B} }}

B

→

{\

displaystyle\overrightarrow\mathbf {B}}

를

{\overrightarrow {\mathbf {B} }}

나타냅니다.이 자기장에 순간적으로 저장된 위치 에너지는 반응성 근접장을 나타냅니다.

원거리 필드:방사선 패턴은 반응성 저장된 에너지가 유의미한 존재가 없는 먼 장까지 확장될 수 있다.

원거리장은 자기장이 "정상" 전자파 방사선으로 작용하는 영역입니다.이 영역에서는 전기 쌍극자 특성을 가진 전기장 또는 자기장이 지배합니다.근접 필드는 다중극 유형 필드에 의해 제어되며, 이는 고정 위상 관계를 가진 쌍극자의 집합으로 간주될 수 있습니다.두 영역 사이의 경계는 모호하게 정의되어 있을 뿐이며, 이는 소스에서 방출되는 지배적인 파장( $θ$ )과 복사 소자의 크기에 따라 달라집니다.

안테나의 원거리 영역에서는 거리의 제곱만큼 복사 전력이 저하되어 방사선의 흡수가 송신기에 피드백되지 않는다.단, 근거리 영역에서는 방사선의 흡수가 송신기의 부하에 영향을 미칩니다.변압기에서 볼 수 있는 자기유도는 이러한 유형의 근거리 전자기 상호작용의 매우 단순한 예로 볼 수 있습니다.

원거리영역에서는 전자파장(전기 및 자기)의 각 부분이 다른 부분의 변화에 의해 "생성"되고(또는 이와 관련된) 전계 및 자기장 강도의 비율은 단순히 매체 내의 파동 임피던스이다.그러나 근접장 영역에서는 전기장과 자기장이 서로 독립적으로 존재할 수 있으며, 다른 하위 영역에서는 하나의 전계가 다른 전계를 지배할 수 있다.

정상적으로 동작하는 안테나에서는, 정전하와 부전하가 이탈하는 방법이 없고, 들뜸 「신호」(송신기 또는 다른 전자파 들뜸 전위)에 의해서 서로 분리된다.이로 인해 진동(또는 반전)하는 전기 다이폴이 생성되어 근거리장과 원거리 필드 모두에 영향을 미칩니다.일반적으로 안테나의 목적은 원거리를 사용하여 무선으로 통신하는 것이며, 이것이 주요 작동 영역입니다(단, 근거리 통신에 특화된 안테나가 존재합니다).

방사선 영역장으로도 알려져 있으며, 원방영역은 비교적 균일한 파동 패턴을 가지고 있습니다.방사선 영역은 일반적으로 먼 필드의 $1/r$ 진폭이 1 $/r$ (\ $displaystyle$ 1/r $1/r$ 만큼 떨어지기 때문에 중요합니다. 즉, $거리$ r의 단위 면적당 총 에너지는 $1/r^{2}$ 1/ $1/r^{2}$ 2 $(\$ 1/ $r^{2$ 에 비례합니다.구면의 $r^{2}$ 은 r $r^{2}$ 2({ $displaystyle r^{$ 2 $r^{2}$ 에 비례하므로 구면을 통과하는 총 에너지는 일정합니다.이것은 원거리 에너지가 실제로 무한한 거리로 빠져나간다는 것을 의미합니다(방사).

반면 근장은 전자파의 전파를 방해하는 근전도체나 분극성 매체 내부의 영역을 말한다.관찰하기 쉬운 예로는 신체 부위를 가까운 거리에 배치했을 때 토끼 귀 안테나 세트로 포착되는 소음 수준의 변화를 들 수 있습니다.근거리 분야는 특히 스마트폰과 태블릿 컴퓨터의 터치스크린에 사용되는 것과 같은 정전식 감지 기술의 개발에서 점점 더 많은 관심을 끌고 있다.

매체와의 상호작용(예: 차체 캐패시턴스)으로 인해 에너지가 반응성 근접장에서 발생하는 것처럼 소스로 다시 편향될 수 있습니다.또는 매체와의 상호작용은 에너지를 소스로 되돌리는 데 실패하지만 전자파의 왜곡을 일으켜 빈 공간에서 발견되는 복사 근방영역을 나타냅니다.전이 영역이라고 불리는 또 다른 중간 영역은 안테나 지오메트리 및 여자 파장 등 다소 다른 기준으로 정의됩니다.

정의들

전기장과 자기장을 구성요소로 분리하는 것은 명확하게 물리적이라기보다는 수학적이며, 복사 요소로부터의 거리가 증가함에 따라 전기장과 자기장 방정식의 서로 다른 항의 진폭이 감소하는 상대 속도에 기초한다.1/r{1/r\displaystyle}은 원거리 영역 구성 요소의 진폭에서 떨어지.[를]은 지역 간의 정의 위치의 특성을 보여 주려고 하면 복사 근거 리장 진폭 1/r2{1/r^{2\displaystyle}}등 반응성 근거 리장 진폭 1/r3{\displaystyle 1/r^{3}로 떨어지}w.에서 떨어지그관련 필드 구성요소의 활동이 가장 강력합니다.수학적으로 필드 구성요소 간의 차이는 매우 명확하지만 공간 필드 영역의 경계는 주관적입니다.모든 필드 구성요소는 어디에서나 겹치기 때문에, 예를 들어, 가장 가까운 근접장 반응 영역에 항상 상당한 원거리 및 복사 근접장 구성요소가 존재한다.

아래에 정의된 영역은 관심 영역 내에서도 가변적인 필드 동작을 분류합니다.따라서 이들 영역 간에는 정확한 컷오프가 없기 때문에 이들 영역의 경계는 대략적인 경험치입니다.거리에 따른 모든 행동 변화는 부드러운 변화입니다.안테나 유형과 안테나 크기에 따라 정확한 경계를 정의할 수 있는 경우도 있지만, 전문가들은 지역을 설명하는 명명법을 다르게 사용할 수 있습니다.이러한 뉘앙스 때문에, 원거리 및 근거리 지역을 논하는 기술 문헌을 해석할 때 특히 주의해야 한다.

근거리 지역(근접장 또는 근접 구역이라고도 함)이라는 용어는 다른 통신 기술에 관해 다음과 같은 의미를 가집니다.

각계 분포가 안테나로부터의 거리에 따라 달라지는 안테나의 근접 영역.
회절 및 안테나 설계 연구에서 근접장은 fraunhofer ^[1]거리보다 짧은 거리보다 작은 복사장 $d_{\text{F}}={\frac {2D^{2}}{\lambda }}$ 이며, 이는 $d_{\text{F}}={\frac {2D^{2}}{\lambda }}$ $d_{\text{F}}={\frac {2D^{2}}{\lambda }}$ $d_{\text{F}}={\frac {2D^{2}}{\lambda }}$ $d_{\text{F}}={\frac {2D^{2}}{\lambda }}$ $d_{\text{F}}={\frac {2D^{2}}{\lambda }}$ 2 $d_{\text{F}}={\frac {2D^{2}}{\lambda }}$ † (\ $displaystyle d_{\$ text{\ $d_{\text{F}}={\frac {2D^{2}}{\lambda }}$ {\ $displaystyle$ d_ ${\$ text}F $}}=$ 경도 또는 $직경$ D의 회절연 또는 안테나 소스로부터 $flac {2D^{2}}{\lambda$ }}을 $d_{\text{F}}={\frac {2D^{2}}{\lambda }}$ (를) 얻는다.
광섬유 통신에서, 레일리 길이보다 가까운 소스 또는 개구부 부근의 영역(가우스 빔을 상정해 광섬유에 적합합니다).

전자장치에 따른 영역

가장 편리한 방법은 안테나의 복사부 중심에서 떨어진 파장의 고정수(파절)에 따라 영역 또는 구역의 크기를 정의하는 것입니다.선택한 값은 근사치일 뿐 주변 환경이 다른 다른 안테나에 대해 다소 부적절하다는 것을 명확하게 이해하고 있습니다.컷오프 수치 선택은 통상적으로 볼 수 있는 필드 성분 진폭의 상대적인 강도에 기초한다.

전자기적으로 짧은 안테나

방사선의 1/2 파장과 같거나 그보다 짧은 안테나의 필드 영역(예: 시민 밴드 라디오의 휘핑 안테나 또는 AM 라디오 방송 타워).

방사하는 방사 파장의 절반보다 짧은 안테나(즉, 전자기적으로 "짧은" 안테나)의 경우, 원근 지역 경계가 방사원의 파장 $θ$ 에 대한 $거리$ r의 단순한 비율로 측정된다.이러한 안테나의 경우 근방 필드는 $반경$ r µ $µ$ 내의 영역이며 원방 필드는 r $µ$ 2 $µ$ 의 $영역$ 입니다.전이 구역은 r = $λ$ ~ $r$ =2 $λ$ $사이$ 의 영역입니다.

안테나 $D$ 의 길이는 중요하지 않으며, 모든 짧은 안테나(일명 포인트안테나라고 불립니다)에 대해 근사치는 동일합니다.이러한 모든 안테나에서 짧은 길이는 안테나의 각 서브섹션의 전하 및 전류가 항상 같다는 것을 의미한다. 왜냐하면 안테나는 RF송신기 전압이 반전하기에는 너무 짧기 때문에 안테나 길이 전체에 걸쳐 전하 및 전류에 대한 영향이 느껴지기 때문이다.

전자적으로 긴 안테나

방사선의 반파장보다 물리적으로 큰 안테나의 경우 근거리 및 원거리 필드는 프라운호퍼 거리로 정의됩니다.요제프 폰 프라운호퍼의 이름을 딴 다음 공식은 프라운호퍼 거리를 나타낸다.

\displaystyle d_{\text{F}}\;=\;{\frac {2D^{2}}{\lambda }},}

$여기$ 서 D는 라디에이터의 최대 치수(또는 안테나의 직경)이고 $θ$ 는 전파의 파장입니다.다음 두 관계 중 하나는 파장 $δ$ 또는 $직경$ D의 관점에서 영역의 크기를 강조하는 등가 관계입니다.

\displaystyle d_{\text{F}}\;=\;2{\left({D \over \lightda }\오른쪽)}^{2}\capda \;=\;2{\left({D \over \capda }\오른쪽)}D}

이 거리는 근접 필드와 원거리 필드 사이의 제한을 제공합니다. $파라미터$ D는 안테나의 물리적 길이 또는 리플렉터("접시") 안테나의 직경에 해당합니다.

방사되는 지배파장의 2분의 1보다 긴 안테나를 전자적으로 가지는 것으로, 특히 집속 안테나의 근거리 효과가 크게 확대된다.반대로, 주어진 안테나가 고주파 방사선을 방출할 경우, 더 낮은 주파수(즉, 더 긴 파장)에 의해 암시되는 것보다 더 큰 근거리 영역을 갖게 됩니다.

또한 원거리 영역 $거리 F$ d는 이 두 ^[2]^{[clarification needed]}조건을 충족해야 한다.

\displaystyle d_{\text{F}}\gg D,}

\displaystyle d_{\text{F}}\g \lambda ,}

$여기$ 서 D는 안테나의 가장 큰 물리적 선형 $치수$ 이고_F d는 원거리입니다.원거리란 송신 안테나에서 프라운호퍼 영역(원거리)의 시작까지의 거리입니다.

전이 영역

안테나에서 ^{[citation needed]}1~2개의 파장 거리에 걸쳐 있는 이들 근거리 영역과 원거리 영역 사이의 전이 영역은 근거리 및 원거리 효과가 모두 중요한 중간 영역입니다.이 영역에서는 근접장 동작이 사라지고 중요성이 없어지며, 원거리장 효과가 지배적인 상호작용으로 남는다.(위의 "원거리 필드" 이미지를 참조하십시오.)

회절 거동에 따른 영역

Near- and far-field regions for an antenna larger (diameter or length D) than the wavelength of the radiation it emits, so that D⁄λ ≫ 1. Examples are radar dishes and other highly directional antennas.

그것이 방출되는 방사선의 파장보다 안테나 더 큰(직경이나 길이 D),.mw-parser-output .frac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.frac.num,.mw-parser-output.frac .den{:80%;line-height:0;vertical-align:슈퍼 font-size}.mw-parser-output.frac .den{vertical-align:서브}.mw-parser-output .sr-on에 Near-과 원거리 지역이다.Ly{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}D⁄λ ≫ 1. 예는 레이더를 위성 접시 안테나, 전파 망원경, 또는 다른 강한 지향성 안테나.

원계 회절

음파원에 관한 한, 선원이 파장 $θ$ 에 비해 최대 전치수 또는 조리개 폭( $D$ )을 갖는 경우, 일반적으로 플레넬 $파라미터$ S $(\displaystyle$ S $)$ 가 $S$ ^[3]1보다 클 때 원거리영역은 거리에 존재하는 것으로 간주됩니다.

\displaystyle S={4\lambda\over D^{2}}r>1, {\text{ for }}r>r_{\text{\text}F}}={D^{2} \over 4\lambda }}

무한대에 초점을 맞춘 빔의 경우 원거리 영역을 프라운호퍼 영역이라고 부르기도 합니다.다른 동의어는 원거리장, 원거리장, 방사선장이다.전자방사는 $전계성분$ E와 $자기장성분$ H로 이루어진다.원거리에서 전계 $성분$ E와 자기 $성분$ H의 관계는 자유롭게 전파되는 파형의 특성이며, $여기$ 서 $E$ 와 H는 공간의 어느 지점에서나 같은 크기(c = 1 $단위$ )를 가진다.

근거리 회절

원거리장과는 대조적으로, 근방 필드의 회절 패턴은 일반적으로 무한대에서 관측되는 것과 크게 다르며 소스로부터의 거리에 따라 달라집니다.가까운 곳에서는 $E$ 와 H의 $관계$ 가 매우 복잡해진다.또한 전자파가 보통 단일 편광형(수평형, 수직형, 원형 또는 타원형)으로 특징지어지는 원장과는 달리 네 가지 편광형 모두 ^[4]근접장에 존재할 수 있다.

근거리란 안테나 내 전류 및 전하로부터 유도성 및 용량성 효과가 강한 영역이며, 원거리 방사선과 같이 동작하지 않는 전자파 구성 요소를 발생시킵니다.이러한 효과는 원거리 방사선 효과보다 거리에 따라 전력량이 훨씬 더 빨리 감소한다.비전파(또는 순간) 장은 거리에 따라 매우 빠르게 소멸되며, 그 영향은 거의 근거리 영역에서만 느낄 수 있다.

또, 안테나에 가장 가까운 근거리(리액티브 근거리, 이하 참조)에서는, 제2의 디바이스에 의한 영역의 전자파 전력의 흡수가 송신기에 피드백 하는 효과를 가져, 송신기가 「인식」하는 안테나 임피던스를 저감 하는 것으로써, 안테나를 공급하는 송신기의 부하를 증가시킵니다.따라서 송신기는 (두 번째 안테나 또는 기타 물체에 의해) 가장 가까운 근거리 영역에서 전력이 흡수되는 것을 감지할 수 있으며, 안테나에 추가 전력을 공급하고 자체 전원장치에서 추가 전력을 공급하도록 강제됩니다.단, 전력이 흡수되지 않으면 송신기는 추가 전력을 공급할 필요가 없습니다.

근거리 특성

프라운호퍼 회절과 프레넬 회절의 차이.

근접장 자체는 반응형 근접장과 복사형 근접장으로 더 세분화된다.반응성 및 복사 근접장 지정도 파장(또는 거리)의 함수이다.단, 이들 경계영역은 근접장 내의 1파장의 극히 일부입니다.반응성 근접장 영역의 외부 경계는 일반적으로 안테나 표면으로부터 파장의 ${\textstyle {\frac {1}{2\pi }}}$ 거리( ${\textstyle {\frac {\lambda }{2\pi }}}$ , ${\textstyle {\frac {\lambda }{2\pi }}}$ 거리( $즉,$ 2배 거리(\textstyle $\frac\lambda}{2\pi$ $}})$ 또는 ${\textstyle {\frac {1}{2\pi }}}$ ${\textstyle {\frac {\lambda }{2\pi }}}$ 약 $0.159배$ 거리)로 간주됩니다.반응성 근접장을 유도 근접장이라고도 합니다.방사 근접장(프레넬 지역이라고도 함)은 § ${\textstyle {\frac {\lambda }{2\pi }}}$ $†$ (\ $textstyle$ {\ $frac$ {\ $lambda}{2\pi$ }})부터 ${\textstyle {\frac {\lambda }{2\pi }}}$ 프라운호퍼 ^[4]거리까지 근접장 영역의 나머지 부분을 포괄한다.

리액티브 근접 필드 또는 근접 필드의 가장 가까운 부분

반응성 근접장(안테나에서 매우 가까운)에서는 $E장$ 과 H장의 강도 사이의 관계가 너무 복잡하여 쉽게 예측할 수 없고 측정하기도 어렵습니다.필드 성분( $E$ $또는$ H) 중 하나가 한 지점에서 지배할 수 있으며, 반대 관계가 단지 짧은 거리에서 지배할 수 있습니다.이로 인해 이 영역의 실제 전력 밀도를 찾는 것이 어려워집니다.이는 전력을 계산하기 위해서는 $E$ 와 $H$ 를 모두 측정해야 할 뿐만 아니라 $E$ 와 H $사이$ 의 위상 관계와 두 벡터 사이의 각도도 공간의 ^[4]모든 점에서 알아야 하기 때문입니다.

이 반응영역에서는 전자기파가 먼 우주로 방출될 뿐만 아니라 전자장에 대한 반응성분이 존재하는데, 이는 안테나 주변의 전기장과 자기장의 강도, 방향 및 위상이 이 영역의 전자파 흡수 및 재방사에 민감하여 응답한다는 것을 의미한다.반대로 안테나로부터의 흡수는 안테나 근처의 필드에는 거의 영향을 주지 않고 송신기에서의 역반응을 일으키지 않습니다.

안테나에 매우 가까운 반응영역에서는 수신기에 의해 흡수되지 않는 한 일정량의 에너지가 보류되어 안테나 표면 부근에 저장된다.이 에너지는 정전기 및 정전기 효과를 서서히 변화시키는 유형의 전자기 방사선에 의해 안테나에서 반응형 근접장으로 왕복됩니다.예를 들어 안테나를 흐르는 전류는 근접장에 순수하게 자기장 성분을 생성하며, 안테나 전류가 반전되기 시작하면 붕괴되며, 변화하는 자기장이 안테나를 발생시킨 안테나에 자기 유도 효과를 일으키기 때문에 자기장의 에너지가 안테나 내의 전자로 다시 전달됩니다.이렇게 하면 에너지가 회생적으로 안테나로 반환되어 안테나가 손실되지 않습니다.신호전압의 압력에 의해 안테나의 한 부분에 전하가 축적되어 안테나의 자기용량 때문에 안테나의 해당 부분 주위에 국소 전계가 발생하는 것과 유사한 프로세스가 발생합니다.신호가 역전되어 전하가 이 영역에서 다시 흐를 수 있게 되면 축적된 전계는 단극 콘덴서의 방전과 마찬가지로 전자를 흐름의 새로운 방향으로 밀어내는 데 도움이 됩니다.그러면 에너지가 다시 안테나 전류로 전달됩니다.

이 에너지 저장 및 리턴 효과 때문에 반응형 근접장에서의 유도 또는 정전 효과 중 하나가 다른(근접) 도체의 전자로 전계 에너지를 전달하면 이 에너지가 기본 안테나로 손실됩니다.이 경우, 송신기에 여분의 드레인(drain)이 발생하고, 반환되지 않는 반응성 근접장 에너지로 인해 발생합니다.이 효과는 송신기에서 볼 수 있듯이 안테나에서 다른 임피던스로 나타납니다.

이 영역에서 측정을 시도할 때 근접 필드의 반응 성분이 모호하거나 결정되지 않은 결과를 제공할 수 있습니다.다른 영역에서는 전력밀도는 안테나로부터의 거리 제곱에 반비례합니다.단, 안테나에 매우 가까운 곳에서는 안테나에 대한 거리가 조금만 감소해도 에너지 레벨이 극적으로 상승할 수 있습니다.이 에너지는 ^[4]고출력 때문에 사람과 측정 장비 모두에 악영향을 미칠 수 있습니다.

방사형 근접 필드(프릴 영역) 또는 근접 필드의 가장 먼 부분

복사 근방장(프레넬 영역이라고도 함)에는 소스 안테나로부터의 무효장 성분이 포함되어 있지 않습니다.이는 안테나에서 충분히 떨어져 있기 때문에 필드의 백커플링이 안테나 신호와 위상이 맞지 않기 때문에 안테나 전류 또는 전하로부터 유도성 또는 용량성 에너지를 효율적으로 반환할 수 없기 때문입니다.방사 근접장에서의 에너지는 모든 복사 에너지이지만, 자기장과 전기 구성요소의 혼합은 여전히 원장과 다릅니다.복사 근방장(원으로부터 1/2 파장~1 파장)까지 더 나아가 $E$ 와 H의 $관계$ 는 예측이 가능하지만 $E$ 와 H의 $관계$ 는 여전히 복잡합니다.단, 방사선 근접장이 여전히 근접장의 일부이기 때문에 예상치 못한(또는 불리한) 조건이 발생할 가능성이 있다.

예를 들어, 강철 빔과 같은 금속 물체는 유도적으로 복사 근접장 내 에너지의 일부를 수신하고 "재방사"함으로써 안테나 역할을 할 수 있으며, 고려해야 할 새로운 복사 표면을 형성할 수 있습니다.안테나의 특성 및 주파수에 따라서는 이러한 결합이 원거리 필드에서의 단순한 안테나 수신보다 훨씬 효율적일 수 있습니다.따라서 이 영역의 세컨더리 '안테나'에 더 많은 전력이 전송될 수 있습니다.따라서 보조 방사 안테나 표면이 활성화되면 자체 근거리 영역을 생성하지만 동일한 조건이 ^[4]적용됩니다.

먼 들판과 비교해서

근거리장은 전자파장에 대한 고전적인 전자파 유도 및 전하 효과를 재현하는 데 탁월하며, 이는 안테나와의 거리가 증가함에 따라 "다이아웃"에 영향을 미칩니다.전계에 대해 위상 직교하는 자기장 성분은 거리의 $1/r^{3}$ / $1/r^{3}$ 3 $1/r^{3}$ \ $displaystyle$ 1/ $r^{3}$ )와 $1/r^{2}$ 의 역제곱(1 $1/r^{2}$ / $1/r^{2}$ 2 \ $displaystyle$ 1/ $r^{$ }})에 비례합니다. $이$ 폴오프는 기존의 복사 원거리(1 / $1/r$ \ $displaystyle$ 1/ $r$ )에 비례하는E $및$ B 필드보다 훨씬 고속입니다.일반적으로 근거리 효과는 안테나의 몇 개의 파장보다 멀리 떨어진 곳에서 중요하지 않습니다.

보다 먼 근접장 효과에는 안테나 근처의 수신기에 직접 결합하는 에너지 전달 효과도 포함되며 결합할 경우 송신기의 출력에 영향을 미치지만 그렇지 않습니다.어떤 의미에서 근장은 에너지가 탭 되었을 경우에만 수신기에 이용 가능한 에너지를 제공하며, 이는 수신기에서 방출되는 전자 근장에 응답함으로써 송신기에 의해 감지된다.이는 변압기와 같은 유도 결합 장치에 적용되는 것과 동일한 원리로, 2차 회로로부터 전력이 공급되면 1차 회로에서 더 많은 전력을 소비합니다.이는 즉시 수신 여부에 관계없이 항상 송신기에서 동일한 에너지를 끌어내는 원거리 필드와는 다릅니다.

안테나에 가까운 전자장의 다른 구성요소(비방사성/비다이폴)의 진폭은 매우 강력할 수 있지만 $1/r$ $/$ r \ $display style$ 1/r $1/r$ 보다 $1/r$ 거리가 더 빠르기 때문에 무한한 거리로 에너지를 방출하지 않습니다.대신, 안테나 근처의 영역에서 수신기를 자극하지 않는 한, 그 에너지는 송신기로부터 전력을 끌어내지 않고 안테나 근처의 영역에 갇힌 채로 있습니다.따라서, 근방 필드는 에너지를 매우 가까운 수신기로만 전달하며, 이 경우 그 결과는 송신기의 추가 전력 소비로 느껴집니다.그러한 효과의 예로서 전력은 엄밀하게 단거리 효과(즉 신호의 1파장 이내)에서 근거리 현상(이 경우 유도 결합)을 통해 공통 변압기 또는 금속 검출기의 공간 전체에 전달된다.

기존 전자파 모델링

정의상 원거리 필드만을 나타내는 안테나의 '방사 패턴'입니다.

균일한 물질(일반적으로 진공 또는 공기)로 둘러싸인 안테나 등 국부적인 진동 소스에 대한 Maxwell의 전기장과 자기장의 방정식을 풀면 멀리 떨어진 $1/r$ 1/ $r(r$ 은 $1/r$ $1/r$ 로부터의 거리)에 비례하여 붕괴되는 $필드$ 가 생성됩니다.이것들은 방사 필드입니다.이러한 필드가 지배할 수 있을 정도로r이 큰 $영역$ 은 먼 필드입니다.

일반적으로 균질 등방성 매체 내의 소스 필드는 다극 ^[5]팽창으로 쓸 수 있다.이 팽창의 항은 구면 고조파(각도의존성)에 구면 베셀 함수(반경의존성)를 곱한 것이다. $큰$ r의 경우 구형 베셀 함수는 1/ $(\displaystyle$ 1/ $r$ 로 붕괴하여 위의 복사 필드를 제공합니다.소스에 가까워질수록(r이 $작을수록$ ), 필드 부근에 가까워질수록, $r$ 의 다른 거듭제곱은 유의하게 됩니다.

유의하게 되는 다음 항은 $1/r^{2}$ 1/ $1/r^{2}$ 2 $({$ 1/ $r^{2}})$ ^[6]에 $1/r^{2}$ 비례하며 유도항이라고도 합니다.이는 주로 자기장에 저장된 자기 에너지로 생각할 수 있으며, 반주기마다 자기 유도를 통해 안테나로 되돌아갑니다.r이 $더$ 작을 $1/r^{3}$ 경우 $1/r^{3}$ / $1/r^{3}$ 에 비례하는 항(\ $displaystyle$ 1/ $r^{3})$ 이 $1/r^{3}$ 유의하게 됩니다.이것은 정전장항이라고도 불리며 안테나 소자의 전하에서 기인한 것으로 간주할 수 있습니다.

소스에 매우 가까우면 멀티폴 확장은 그다지 유용하지 않습니다(필드를 정확하게 설명하려면 너무 많은 용어가 필요합니다).오히려, 가까운 필드에서는 기여도를 복사장과 결합된 복사장의 합으로 표현하는 것이 유용할 수 있다. 복사장은 r과 $함께$ 기하급수적으로 감소한다.그리고 소스 자체나 불균일한 물질 영역에 진입하자마자 다극 팽창은 더 이상 유효하지 않으며 일반적으로 맥스웰 방정식의 완전한 해법이 필요합니다.

안테나

어떤 종류의 전도성 구조에 진동 전류가 인가되면 그 구조 주위의 공간에 전기장과 자기장이 나타난다.이러한 필드가 전파 공간파에 의해 손실될 경우 이 구조를 안테나라고 합니다.이러한 안테나는 무선 디바이스의 전형적인 공간에서의 도체 집합체일 수도 있고 마이크로파 또는 광학 디바이스의 일반적인 공간에서의 소정의 전류 분포를 갖는 개구부일 수도 있습니다.안테나에 관한 공간 내 필드의 실제 값은 보통 매우 복잡하며 안테나로부터의 거리에 따라 다양한 방법으로 변화할 수 있습니다.

그러나, 많은 실용적 용도에서는 안테나에서 옵서버까지의 거리가 송신 안테나의 가장 큰 치수보다 훨씬 큰 효과에만 관심이 있습니다.안테나에 대해 작성된 필드를 설명하는 방정식은 큰 분리를 가정하고 최종 필드에 사소한 기여만 제공하는 모든 용어를 삭제함으로써 단순화할 수 있습니다.이러한 단순화된 분포는 "원거리장"이라고 불리며, 에너지 수준은 여전히 거리와 시간에 따라 다르지만 일반적으로 에너지의 각도 분포는 거리에 따라 변하지 않는 특성을 가지고 있습니다.이러한 각도의 에너지 분포는 보통 안테나 패턴이라고 불립니다.

상호성의 원리에 따라 특정 안테나가 송신 중일 때 관측되는 패턴은 같은 안테나가 수신에 사용되었을 때 측정된 패턴과 동일합니다.일반적으로 안테나 원거리 패턴을 설명하는 간단한 관계를 찾을 수 있으며, 삼각함수 또는 최악의 경우 안테나 전류 분포와 관측된 원거리 패턴 사이의 푸리에 또는 행켈 변환 관계가 포함됩니다.원거리장 단순화는 엔지니어링 계산에서 매우 유용하지만, 이것은 근거리 함수를 계산할 수 없다는 것을 의미하지는 않는다. 특히 최신 컴퓨터 기술을 사용한다.안테나 구조물에 대해 근접장이 어떻게 형성되는지를 조사하면 그러한 장치의 작동에 대한 훌륭한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

임피던스

안테나의 원거리 영역 내 전자기장은 근접장 상세 및 안테나의 특성과는 무관합니다.파동 임피던스는 먼 곳에서 서로 위상인 전기장과 자기장의 강도의 비율입니다.따라서 원거리장 "자유 공간의 임피던스"는 저항성이며 다음과 같이 주어진다.

Z_{0}\,{\mathrm {def} {=},{0}},{\varepsilon _{0},}},=,\mu _{0} c_{0},=,{\frac {1},\arecilon {0},{0},\frac {0},\}, {0},\vilon}, {0},\c}, {}, {\},\frec

자유 $공간 0$ c ≤ $2.9979$ × $108$ m/s의 광속도를 통상적으로 근사하면 자주 사용되는 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.

Z_{0}\pi about 119.92, {\mathsf {\Omega }}\pi about 120, {\mathsf {\Omega }}}, 약 377, {\mathsf {\Omega }}~

전기적으로 작은 코일 안테나의 근접장 영역의 전자장은 주로 자기장입니다..mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.sfrac.tion,.mw-parser-output.sfrac .tion{디스플레이:inline-block, vertical-align:-0.5em, font-size:85%;text-align:센터}.mw-parser-output.sfrac.num,.mw-parser-output.sfrac .den{디스플레이:블록, line-height:1em, 마진:00.1em}.mw-parser-output.sfrac .den{border-top:1px의 작은 값의 경우. 고체}.mw-parser-output .sr-only{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}r/ 자기 루프의 임피던스와 유도, 단거리에서 점근고 낮다:λ.

({displaystyle Z_{\mathsf {W}} \pi ^{2},240,{\mathsf {r},{\frac {r},\lambda}}},{\mathsf {r},{,\lambda},{\frac {r}},{,\f},\lambda},{,},},},\},\},\,\,\,\mathsfrac {{,\},\},\},\,\,\,

전기적으로 짧은 막대 안테나의 근거리 영역의 전자기장은 주로 전기적입니다.r $/ θ$ $값$ 이 작을 경우 임피던스는 높고 용량성이 높으며, 단거리는 다음과 같습니다.

Z_{\mathsf {W}}\약 60,{\mathsf {Omega}},{\frac {,\lambda},}{r}~.

두 경우 모두 범위가 원필드에 가까워짐에 따라 파형 임피던스는 빈 공간에 수렴됩니다.

「」를 참조해 주세요.

국지적 효과

원거리 필드에서의 Fraunhofer 회절
근접 필드에 대한 자세한 내용은 플레넬 회절
철금속 유도 가열
MRI 스캐너: RF 주파수에서 근거리 자기 효과를 통해 고출력 전자파 신호를 환자에게 전송하지만 환자 내부에서 발생하는 원거리 RF 방사선을 통해 환자로부터 전파(EMR) 신호를 다시 수신하는 기계입니다.
근거리 통신 기술을 위한 근거리 통신
근거리 자기 유도 통신
자기 장치 응용을 위한 공명 유도 커플링
RFID는 대부분의 경우 근거리장에서 작동하지만 새로운 유형의 태그는 전파를 전송하기 때문에 원거리 필드를 사용하여 작동합니다.
일부 전력 전송 애플리케이션용 무선 에너지 전송
서브파장 이미징

다른.

안테나 측정은 Fraunhofer 거리로 구분된 원거리 범위(FF) 및 근거리 범위(NF)를 포함합니다.
지상파: 전파 방식
역제곱 법칙
자기 초점 변환기, 음파 효과 활용
천파: 전파 방식

메모들

^ 진폭 강하는 전력 강하와 혼동해서는 안 됩니다.전원은 진폭 제곱에 따라 감소합니다.

레퍼런스

인용문

^ Balanis, Constantine A. (2005). Antenna Theory: Analysis and Design (3rd ed.). Chapter 2, page 34.
^ Rappaport, Theodore S. (2010). Wireless Communications Principles and Practice (19th printing, 2nd ed.). Prentice-Hall. p. 108.
^ Kino, G., ed. (2000). Acoustic Waves: Devices, imaging, and analog signal processing. Prentice Hall. Chapter 3, page 165.
^ ^a ^b ^c ^d ^e Occupational Safety and Health Administration, Cincinnati Technical Center (May 20, 1990). "Electromagnetic Radiation and How It Affects Your Instruments. Near field vs. Far field". U.S. Dept of Labor. Retrieved 2010-05-09. 노동성 – 퍼블릭 도메인 콘텐츠.이 문서에서 이 작업에서 참조하는 대부분의 내용은 공용 도메인 문서에서 복사한 것입니다.게다가 본서에서는, 참고 자료를 제공하고 있습니다.
^ John David Jackson, Classic Electrodynamics, 제3판 (Wiley: New York, 1998)
^ Johansson, J.; Lundgren, U. "EMC of Telecommunication Lines".

퍼블릭 도메인

이 문서에는 General Services Administration 문서의 퍼블릭 도메인 자료가 포함되어 있습니다(MIL-STD-188 지원).

이 문서에는 미국 정부의 웹사이트 또는 문서에 있는 퍼블릭 도메인 자료가 포함되어 있습니다.노동안전위생국

특허

조지 F.레이도르프, 미국 특허 3,278,937, 안테나 근접 필드 커플링 시스템. 1966년.
Grossi et al., 미국 특허 3,445,844, 트랩 전자파 방사선 통신 시스템.1969.
미국 특허 3,461,453 듀얼 모드 안테나를 사용한 노이즈 저감1969.
Coup et al., 미국 특허 3,662,389, 프레넬 프로브 측정을 사용한 원거리 안테나 패턴 결정. 1972년.
Hansen et al., 미국 특허 3,879,733, 근접장 안테나 패턴 결정 방법 및 장치 1975.
Wolff 등, 미국 특허 5,459,405, 근접장 효과를 이용하여 물체의 근접성을 검출하는 방법 및 장치

[power_vs_amplitude-1] 진폭 강하는 전력 강하와 혼동해서는 안 됩니다.전원은 진폭 제곱에 따라 감소합니다.

[2] Balanis, Constantine A. (2005). Antenna Theory: Analysis and Design (3rd ed.). Chapter 2, page 34.

[3] Rappaport, Theodore S. (2010). Wireless Communications Principles and Practice (19th printing, 2nd ed.). Prentice-Hall. p. 108.

[4] Kino, G., ed. (2000). Acoustic Waves: Devices, imaging, and analog signal processing. Prentice Hall. Chapter 3, page 165.

[OSHA-EM-rad-5] Occupational Safety and Health Administration, Cincinnati Technical Center (May 20, 1990). "Electromagnetic Radiation and How It Affects Your Instruments. Near field vs. Far field". U.S. Dept of Labor. Retrieved 2010-05-09. 노동성 – 퍼블릭 도메인 콘텐츠.이 문서에서 이 작업에서 참조하는 대부분의 내용은 공용 도메인 문서에서 복사한 것입니다.게다가 본서에서는, 참고 자료를 제공하고 있습니다.

[6] John David Jackson, Classic Electrodynamics, 제3판 (Wiley: New York, 1998)

[7] Johansson, J.; Lundgren, U. "EMC of Telecommunication Lines".

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

Search

근거리 및 원거리 필드

네임스페이스

더

목차

지역과 그 상호 작용의 요약