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近场与远场在电磁场中的区别是什么?

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简介:
本文章探讨了电磁学中近场和远场的概念及其关键差异。通过分析它们各自的特性、范围及应用,帮助读者更好地理解这两种电磁现象的本质。 无线电波应称为电磁波或简称EM波,因为它们包含电场与磁场。从发射器通过天线发出的信号会产生电磁场,而天线则是将电信号转换为自由空间中传播的形式。 因此,理解近场与远场的区别需要了解电磁波在不同距离下的特性变化。可变的电磁场通常被划分为两部分:近场和远场。 图1展示了典型的半波偶极子天线是如何产生电场及磁场的。信号经过调制后形成正弦波,电压的变化会在天线各元件间生成一个电场,并且每半个周期变换一次方向;同时,电流在天线元素中的流动会产生磁场,其方向也以同样的频率变化。电磁场相互垂直。 围绕着半波偶极子的电磁场包括一个电场和一个磁场:前者如图a所示,后者则如图b所展示。

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    本文章探讨了电磁学中近场和远场的概念及其关键差异。通过分析它们各自的特性、范围及应用,帮助读者更好地理解这两种电磁现象的本质。 无线电波应称为电磁波或简称EM波,因为它们包含电场与磁场。从发射器通过天线发出的信号会产生电磁场,而天线则是将电信号转换为自由空间中传播的形式。 因此,理解近场与远场的区别需要了解电磁波在不同距离下的特性变化。可变的电磁场通常被划分为两部分:近场和远场。 图1展示了典型的半波偶极子天线是如何产生电场及磁场的。信号经过调制后形成正弦波,电压的变化会在天线各元件间生成一个电场,并且每半个周期变换一次方向;同时,电流在天线元素中的流动会产生磁场,其方向也以同样的频率变化。电磁场相互垂直。 围绕着半波偶极子的电磁场包括一个电场和一个磁场:前者如图a所示,后者则如图b所展示。
  • 基础子学有何
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    本文探讨了基础电子学中的一个关键概念——电磁场的近场和远场的区别。通过分析两者特性,帮助读者理解不同距离下电磁波的行为差异及其应用意义。 在基础电子与无线电通信领域,电磁场的特性至关重要。这种场由电场和磁场构成,在空间里相互垂直且以正弦波形式交替变化。当发射器通过天线发送信号时,这些电磁场会向四周传播。 为了理解近场(即靠近天线的部分)和远场(远离天线的空间)的区别,首先要了解电磁波是如何产生的。利用半波偶极子为例,在电流被调制为正弦波后会在天线元件间生成电场;而该过程中的电流还会产生磁场,两者都以每半个周期变换一次的形式存在,并且在空间中互相垂直。 近场区通常是指距离天线一个波长(λ)之内的区域。在此区域内,电磁能量主要表现为感应形式而非辐射传播方式。根据具体类型的天线设计不同,这个区间还可以进一步划分为反应区和过渡到远场的边缘部分,在反应区内电场与磁场强度高且可直接测量。 随着距离增加进入所谓的“远场”或辐射区域时(一般认为是2λ至10λ之外),电磁波开始以光速向外传播。在这个区域内,电场和磁场互相支持,并且其强度会随距离的平方递减。这一过程遵循麦克斯韦方程组描述的基本物理定律。 在实际应用中如无线电通信系统设计时,远场区中的信号传输特性可以通过Friis公式进行评估预测,该理论考虑了发射功率、接收器灵敏度以及天线增益等因素来估计链路性能表现情况。因此,在无线技术领域里理解近场和远场的差异对于优化系统效率和稳定性具有重要意义。 设计时需要针对这两个区域的不同特点分别处理:在近场合关注局部能量交换,而在远场合则侧重于无线电波稳定传播特性考量。通过全面掌握这些知识并加以应用,工程师们能够构建出更加高效可靠的无线通信体系结构。
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  • 仿真MATLAB实现.rar___仿真_MATLAB
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    本资源为《电磁场仿真的MATLAB实现》,涵盖了电磁场、磁场及电磁场仿真等相关内容,适用于学习和研究。 使用MATLAB实现电磁场的仿真,并编写可运行的代码。
  • TTLCMOS
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    本文将探讨TTL(晶体管-晶体管逻辑)和CMOS(互补金属氧化物半导体)两种数字电路技术之间的重要区别,包括它们的工作原理、功耗特性及应用领域。 TTL电平信号非常适合用于计算机处理器控制的设备内部的数据传输。许多基本的COMS集成电路逻辑单元是由增强型PMOS晶体管和增强型NMOS管以互补对称形式连接构成的,下面将详细解释这两种晶体管的区别。
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