Nahfeld und Fernfeld

Bei der Beschreibung von Antennen macht es einen großen Unterschied, ob man sich für die Feldverteilung im unmittelbaren Umfeld der Antenne (==Nahfeld==) oder nur für Beobachtungspunkte in größerer Entfernung (==Fernfeld==) interessiert

Die wichtigen Antennenkenngrößen sind alle für das Fernfeld einer Antenne definiert
Feldzonen

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  • Das Nahfeld zeichnet sich durch starke reaktive Feldanteile aus, in denen elektrische und magnetische Energie gespeichert wird.
  • Im Fernfeld dominiert hingegen der radial orientierte Leistungstransport.

Der Fernfeldabstand hängt von der verwendeten Wellenlänge λ und den geometrischen Abmessungen der Antenne ab.

Reaktives Nahfeld

Rayleigh-Zone:

  • Reaktives Nahfeld

Für kleine Antennen: (unterschiedlich für große Antennen)

  • keine Energieabstrahlung. Das Feld verschindet sofort, wenn die Quelle abgeschalten wird.
  • Blindleistungsaustausch zwischen Antenne und Umgebung dominiert.
  • und sind gegeneinander phasenverschoben und stehen nicht senkrecht aufeinander. Nicht Transversal
  • Kein reeller Feldwellenwiderstand
aus dem -feld kann man nicht auf das -Feld Schließen und umgekehrt.

Strahlendes Nahfeld

Fresnel-Zone

  • Strahlendes Nahfeld
  • Radiatives Nahfeld
  • en. radiating near Field

(… Antennengröße)

  • Blindleistung und Wirkleistung gleichen sich aus
  • Strahlungsfeld überwiegt im Vergleich zum reaktiven Feld
  • und stehen (noch) nicht senkrecht aufeinander
  • noch keine ebene Welle sondern sphärische Wellenfront

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Radiansphäre

Die Radiansphäre ist die Grenze, an der die Blind und Wirkleistung gleich groß sind.

Fernfeld

Fraunhofer-Zone

  • Fernfeld

Im Fernfeld sind sämtliche partikuläre Lösungen der Raumwelle, also alle anregungen der Quelle abgeklungen. Die Welle breitet sich von selbst aus.

  • Feldvektoren E und H stehen senkrecht aufeinander und sind in Phase (TEM-Welle)
  • Das richtungsfeld der Leistungsdichte ist homogen die Poynting Vektoren sind Parallel
  • der Feldwellenwiderstand ist reell
  • Es findet reiner Wirkleistungstransport statt
  • Die Welle ist eine Ebene Welle (Planewave)
  • Im Fernfeld ist die Friisgleichung gültig.

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