一文读懂无线电波：近场和远场的测验办法

  无线电波应该称作电磁波或许简称为EM波，因为无线电波包括电场和磁场。来自发射器、经由天线宣布的信号会发生电磁场，天线是信号到自由空间的转换器和接口。

  因而，电磁场的特性改动取决于与天线的间隔。可变的电磁场常常划分为两部分 —— 近场和远场。要清楚了解二者的差异，就一定要了解无线电波的传达。

  图1展现了典型的半波偶极子天线是怎么样发生电场和磁场的。转发后的信号被调制为正弦波，电压呈极性改动，因而在天线的各元件间生成了电场，极性每半个周期改换一次。天线元件的电流发生磁场，方向每半个周期改换一次。电磁场互为直角正交。

  围绕着半波偶极子的电磁场包括一个电场和一个磁场，电磁场均为球形且互成直角（如图2所示）。天线周围的磁场呈球形或弧形，特别是间隔天线近的磁场。这些电磁场从天线向外宣布，越向外越不明显，特性也逐步趋向平面。接纳天线一般接纳平面波。

  尽管电磁场存在于天线周围，但他们会向外扩张，超出天线以外后，电磁场就会自动脱离为能量包独立传达出去。实际上电场和磁场彼此发生，这样的“独立”波便是无线电波。

  间隔天线一些规模内，电场和磁场根本为平面并以直角相交。留意传达方向和电磁场均成直角。在图2(a)中，传达方向和电磁场线方向成正交，即笔直纸面向内或向外。在图2(b)中，磁场线笔直纸面向外，如图中圆圈所示。

  对近场好像还没有正式的界说，它取决于运用自身和天线。一般，近场是指从天线个波长(λ)的间隔。波长单位为米，公式如下：

  图3标出了辐射出的正弦波和近场、远场。近场一般分为两个区域，反响区和辐射区。在反响区里，电场和磁场是最强的，并能独自丈量。依据天线的品种，某一种场会成为主导。例如环形天线主要是磁场，环形天线就好像变压器的初级，因为它发生的磁场很大。

  近场和远场的鸿沟、运转频段的波长如图3所示。天线应坐落正弦波左边开端的方位。辐射区内，电磁场开端辐射，标志着远场的开端。场的强度和天线所示的过渡区是指近场和远场之间的部分(有些模型没有界说过渡区)。图中，远场开端于间隔为2λ的当地。

  有认为是2 λ，有坚持说是间隔天线 λ以外。还有一种说法是5λ/2π，另有人觉得应依据天线/λ。还有的人觉得近场远场的接壤始于2D2/λ。也有人说远场开端于近场消失的当地，便是前文说到的λ/2π。

  它在大气中以3亿米/秒的速度，即挨近18.64万英里/秒的速度传达，相当于光速。电场和磁场彼此支持并彼此发生，信号强度和间隔平方成反比(1/r2)。麦克斯韦在其闻名的公式中描绘了这一现象。

  他归纳了安培、法拉第和欧姆等人的规律，拟定了一套方程表达电磁场是怎么彼此发生和传达的，并判定电场和磁场彼此依存、彼此支持。19世纪80年代末，德国物理学家海因里希·赫兹证明了麦克斯韦的电磁场理论。

  电场随时间推移发生移动电荷，也便是电流，由此发生磁场。另一组方法是说，改动的磁场能够发生电场。天线宣布的电磁波在空间中自行传达。本文没有列出这些方程组，但你应该记住包括一些不同的方程。

  Pt =发射功率；Gr = 接纳天线增益(功率比)；Gt =发射天线增益(功率比)；r=到天线的间隔。公式在视野所及的无障碍开阔空间中适用。

  接纳功率和间隔r的平方成反比，和波长的平方成正比，也便是说，波长较长、频率较低的电磁波传的更远。例如，平等的功率和天线GHz的信号传达得更远。这一公式也常常用它来剖析现代无线运用的信号强度。

  在近场的反响区里，接纳天线可能会和发射天线会因为电容和电感的耦合效果彼此搅扰，形成过错的成果。另一方面，如果有特定的丈量仪器，近场的辐射形式就能够精确丈量。

  标签还包括一个被迫收发器，在挨近“阅读器”的时分，由阅读器宣布的很强的RF信号就会被标签辨认。阅读器和标签的天线都是环形天线，相当于变压器的初级和次级。

  发射器将代码发送到阅读器上，用于辨认和处理。自动标签有时会用到电池，将感应间隔延长到近场以外的当地。RIFD标签的频率规模各不相同，有125kHz、13.56MHz和900MHz。

  电池驱动的内部转发器能够把代码发射到阅读器上。NFC也运用近场，规模一般为几英寸。NFC的频率为13.56MHz，因而波长为：

  移动接纳天线，则接纳天线的直射信号ED与反射信号ER的相对相位将会改动，此刻接纳天线收到的信号起伏将发生动摇，如图所示，这一动摇反映空间固有驻波，由此即可得到反射电平。