近场区(感应场)和远场区(辐射场)的理解问题

从书上看到,一个天线的周围空间大体上科研分为近场区(感应场)和远场区(辐射场),感应场是不传输功率的
假定有两个尺寸相同的环天线,一个发送环,一个接收环,两个环间距离很近,进入了彼此的感应场范围
问题:
1发送环给接收环传输的功率是还只是通过辐射场传递的吗?和感应场有关系吗?
2发送环和接收环的阻抗肯定是会变化的,因为靠的太近了,这个阻抗的变化是由哪个场引起的呢?
3感应场在这两个环上产生的效果具体会是什么?

 

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。

 

谢谢前面大大的讲解,讲的很清晰很强大!!
想知道一下,比如变压器的初级和次级间的耦合,是不是算作辐射近场区呢?就像我先前说的两个环天线靠的非常近的时候,那么对天线阻抗的影响是不是这个辐射近场区造成的,还是说辐射远场区其实也是对阻抗有影响的
或者说,近场区也好,远场区也好,只是用来衡量天线方向图的一个指标,这个指标并没有涉及到对阻抗的影响?

 

辐射远场里的物体不会影响发射天线的阻抗。你用手机接收基站天线的信号，是不会对基站天线的阻抗造成影响，这种影响是可以忽略不计的。
比如变压器的初级和次级间的耦合,是不是算作辐射近场区呢?
这个问题不好回答，变压器之间的耦合，可以看成是电磁波之间的耦合比较好理解点。虽然在物理链路上是开路的，但是交变信号可以通过位移电流的方式进行传输。

 

变压器的初级和次级间的耦合,跟辐射近场区没有关系，是感应场在作用。
两个环天线靠的非常近的时候,天线阻抗必然会改变，这种改变跟辐射近场、远场无关，因为两个金属体已经足够近了，还讲辐射不合适，可以认为此时阻抗的改变是因为感应场的相互作用。

 

感应场不是不传输能量吗？不传输能量也会改变阻抗吗？
那感应场还有什么其他的表现形式吗？

 

感应场在诱导本身之外的电场和磁场（未必是电磁波）；
阻抗就是阻碍各种改变其本身状态的各种作用，也包括阻碍感应场的诱导。
个人理解，请参考

 

楼主“感应场不是不传输能量吗？”的结论，应该是来源于天线的近场远场分析经验。
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。
再来说天线的感应场。单独一个天线，附近同时存在着感应场和辐射场，感应场主要是库仑定律和比奥萨法尔定律所讲的那种场（说“主要”，是因为真实的感应场必然要考虑电磁变化的时间因素，需要对这两个定律进行修正），辐射场，顾名思义，当然是向外辐射的电磁场。而辐射场又按照场距离天线的远近分为了辐射近场和辐射远场，这里的近场远场之分纯粹“归罪”于天线的尺寸并非无限小。
天线的感应场包含感应磁场和感应电场，两者同时存在，但相位差90度，你强我弱，你弱我强，轮流“坐庄”，两者总的能量在任何时刻都是相同的。这种情况下，天线的感应场当然不会把能量送出去。
但是，楼主假设了两个天线（假设名字叫A和B）靠近。靠的足够近之后，天线A的结构实际上是变化了的——B天线也要看成天线A的一部分，反之亦然，这时空间分布的电场磁场也会改变，改变的既有感应场，又有辐射场。输入阻抗本来可以看成是由天线周围的电磁场分布决定（至少可以这样计算，对吧？），所以必然也会改变。llj85在1楼回复中说的也是类似的观点，楼主可以参考。

 

恩，分析得有道理；
有一点俺想再探讨一下：变压器是利用线圈的磁磁通互感产生电动势吧，与一般电荷的感应场还是有点区别吧？

 

变压器是利用线圈的磁磁通互感产生电动势,正确。这个说的就是天线近场的形式。

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