что такое дальняя зона
дальняя зона
06.01.08 дальняя зона [ far field region]: Зона электромагнитного поля антенны, в которой преобладают составляющие поля, характеризующие распространение энергии, и где угловое распределение поля по существу не зависит от расстояния от антенны.
[МЭК 50 (712): 1992, 712-02-02]
Сравнить с терминологической статьей «ближняя зона излучения».
2.1.14 дальняя зона: Зона ультразвукового пучка, начинающаяся за последним максимумом на акустической оси пучка (см. рисунок 2).
Смотри также родственные термины:
24. Дальняя зона лазерного излучения
Область пространства вдоль оси лазерного пучка, расположенная на таком расстоянии от излучателя лазера, начиная с которого диаграмма направленности лазерного излучения остается постоянной
Полезное
Смотреть что такое «дальняя зона» в других словарях:
дальняя зона — зона Фраунгофера 1. Область акустического поля, начинающаяся после последнего максимума ближней зоны. В дальней зоне амплитуда волны монотонно убывает с увеличением расстояния от излучателя. 2. Зона ультразвукового пучка, начинающаяся после… … Справочник технического переводчика
Дальняя зона — (антенны) (зона Фраунгофера) область, в которой плотность потока энергии излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния от антенны[1]. В дальней зоне направленные свойства антенны (диаграмма направленности) зависят только от углового… … Википедия
дальняя зона — tolimoji sritis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. far zone vok. ferne Zone, f rus. дальняя зона, f pranc. zone éloignée, f … Radioelektronikos terminų žodynas
дальняя зона лазерного излучения — (γ) дальняя зона Область пространства вдоль оси лазерного пучка, расположенная на таком расстоянии от излучателя лазера, начиная с которого диаграмма направленности лазерного излучения остается постоянной. [ГОСТ 24453 80] Тематики измерение … Справочник технического переводчика
дальняя зона поля — Область, удалённая от источника. При электромагнитных явлениях такое поле характеризует излучаемую энергию; если расстояние от источника равно R, а длина волны Л, то дальняя зона существует для случая R>Л [http://slovarionline.ru/anglo russkiy… … Справочник технического переводчика
дальняя зона акустической освещенности — ДЗАО Пространственная область в толще воды, возникающая на значительном расстоянии от источника звука за счет выхода звуковых лучей на горизонт источника после полного внутреннего отражения в глубинных слоях ниже оси подводного звукового канала.… … Справочник технического переводчика
дальняя зона преобразователя — Область акустического поля электроакустического преобразователя, в которой происходит монотонное изменение интенсивности поля с расстоянием. [ГОСТ 23829 85] Тематики контроль неразрушающий акустический … Справочник технического переводчика
Дальняя зона лазерного излучения — 24. Дальняя зона лазерного излучения Дальняя зона Область пространства вдоль оси лазерного пучка, расположенная на таком расстоянии от излучателя лазера, начиная с которого диаграмма направленности лазерного излучения остается постоянной Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
зона (на хоккейной площадке) — зона На хоккейной площадке различают три зоны, которые разделены двумя синими линиями. Зона атаки — самая дальняя область от ворот защищающейся команды. Нейтральная зона — центральная область. А зона защиты — область, в которой… … Справочник технического переводчика
Зона противолодочного обеспечения — (зона ПЛО) водное пространство, в котором средствами противолодочной обороны ведутся наблюдения и боевые действия с целью защиты кораблей и судов на переходе морем от ракетных и торпедных ударов подводных лодок противника. Подразделяется на… … Морской словарь
СОДЕРЖАНИЕ
Резюме регионов и их взаимодействия
В нормально работающей антенне положительные и отрицательные заряды не могут уйти и отделены друг от друга «сигналом» возбуждения (передатчиком или другим возбуждающим потенциалом ЭМ). Это генерирует колеблющийся (или реверсивный) электрический диполь, который влияет как на ближнее, так и на дальнее поле. Как правило, антенны предназначены для беспроводной связи на больших расстояниях с использованием дальних полей, и это их основная область работы (однако некоторые антенны, предназначенные для связи в ближнем поле, действительно существуют).
Напротив, ближнее поле относится к таким областям, как около проводников и внутри поляризуемой среды, где распространение электромагнитных волн затруднено. Одним из простых примеров является изменение уровня шума, воспринимаемое набором кроличьих ушных антенн, когда кто-то помещает часть тела на близком расстоянии. Ближнее поле вызывает все больший интерес, особенно при разработке технологий емкостного зондирования, таких как те, которые используются в сенсорных экранах смартфонов и планшетных компьютеров.
Определения
Термин «ближняя зона» (также известный как «ближняя зона» или «ближняя зона») имеет следующие значения применительно к различным телекоммуникационным технологиям:
Области по электромагнитной длине
Наиболее удобной практикой является определение размера областей или зон в виде фиксированных чисел (долей) длин волн, удаленных от центра излучающей части антенны, с четким пониманием того, что выбранные значения являются лишь приблизительными и будут несколько не подходит для разных антенн в разных условиях. Выбор значений отсечки основан на относительных величинах амплитуд компонент поля, которые обычно наблюдаются в обычной практике.
Электромагнитно короткие антенны
Электромагнитно длинные антенны
Это расстояние обеспечивает границу между ближним и дальним полем. Параметр D соответствует физической длине антенны или диаметру «тарелочной» антенны.
Наличие антенны с электромагнитной длиной, превышающей половину основной излучаемой длины волны, значительно расширяет эффекты ближнего поля, особенно сфокусированные антенны. И наоборот, когда данная антенна излучает высокочастотное излучение, она будет иметь область ближнего поля, большую, чем то, что подразумевается под более короткой длиной волны.
Кроме того, расстояние d F в дальней зоне должно удовлетворять этим двум условиям.
Переходная зона
«Переходная зона» между этими областями ближнего и дальнего поля, простирающаяся на расстояние от одной до двух длин волн от антенны, является промежуточной областью, в которой важны эффекты как ближнего, так и дальнего поля. В этой области поведение ближнего поля исчезает и перестает быть важным, оставляя эффекты дальнего поля в качестве доминирующих взаимодействий. (См. Изображение «Дальнее поле» выше.)
Области согласно дифракционному поведению
Дифракция в дальней зоне
Дифракция в ближнем поле
В отличие от дальнего поля, дифракционная картина в ближнем поле обычно значительно отличается от наблюдаемой на бесконечности и изменяется с расстоянием от источника. В ближнем поле отношения между E и H становятся очень сложными. Кроме того, в отличие от дальнего поля, где электромагнитные волны обычно характеризуются одним типом поляризации (горизонтальной, вертикальной, круговой или эллиптической), в ближнем поле могут присутствовать все четыре типа поляризации.
Кроме того, в части ближнего поля, ближайшей к антенне (называемой «реактивным ближним полем», см. Ниже ), поглощение электромагнитной энергии в этой области вторым устройством имеет эффекты, которые возвращаются в передатчик, увеличивая нагрузку на передатчик, который питает антенну, уменьшая импеданс антенны, который «видит» передатчик. Таким образом, передатчик может определять, когда мощность поглощается в ближайшей зоне ближнего поля (второй антенной или каким-либо другим объектом), и вынужден подавать дополнительную мощность на свою антенну и потреблять дополнительную мощность от собственного источника питания, тогда как если там не потребляется мощность, передатчик не должен подавать дополнительную мощность.
Характеристики ближнего поля
Реактивное ближнее поле или ближайшая часть ближнего поля
В этой реактивной области не только излучается электромагнитная волна, излучаемая вовне в дальний космос, но и присутствует «реактивный» компонент электромагнитного поля, что означает, что природа поля вокруг антенны чувствительна к поглощению электромагнитного излучения в этой области, и реагирует на это. Напротив, это неверно для поглощения вдали от антенны, которое оказывает незначительное влияние на ближнее поле передатчика или антенны.
Из-за этого эффекта накопления и возврата энергии, если какой-либо из индуктивных или электростатических эффектов в реактивном ближнем поле передает любую энергию поля электронам в другом (соседнем) проводнике, то эта энергия теряется в первичной антенне. Когда это происходит, на передатчике наблюдается дополнительный сток, возникающий из-за невозвращаемой реактивной энергии ближнего поля. Этот эффект проявляется в другом импедансе антенны, видимом передатчиком.
Реактивная составляющая ближнего поля может давать неоднозначные или неопределенные результаты при попытке измерения в этой области. В других регионах плотность мощности обратно пропорциональна квадрату расстояния от антенны. Однако в непосредственной близости от антенны уровень энергии может резко возрасти при небольшом уменьшении расстояния до антенны. Эта энергия может отрицательно сказаться как на людях, так и на измерительном оборудовании из-за высокой мощности.
Излучательное ближнее поле (область Френеля) или самая дальняя часть ближнего поля
Например, металлические объекты, такие как стальные балки, могут действовать как антенны, индуктивно принимая, а затем «переизлучая» часть энергии в ближнем поле излучения, образуя новую излучающую поверхность, которую следует учитывать. В зависимости от характеристик и частот антенны такая связь может быть намного более эффективной, чем простой прием антенны в еще более удаленном дальнем поле, поэтому на вторичную «антенну» в этой области может передаваться гораздо больше мощности, чем в случае с более удаленная антенна. Когда таким образом активируется вторичная излучающая поверхность антенны, она создает свои собственные области ближнего поля, но к ним применяются те же условия.
По сравнению с дальним полем
Амплитуда других компонентов (неизлучающих / недипольных) электромагнитного поля вблизи антенны может быть довольно высокой, но из-за более быстрого спада с расстоянием, чем 1 / r поведение, они не излучают энергию до бесконечные расстояния. Вместо этого их энергия остается захваченной в области около антенны, не потребляя энергию от передатчика, если только они не возбуждают приемник в области, близкой к антенне. Таким образом, ближние поля передают энергию только очень близким приемникам, и, когда они это делают, результат ощущается как дополнительная потребляемая мощность в передатчике. В качестве примера такого эффекта, мощность передается через пространство в обычном трансформаторе или металлоискателе посредством явления ближнего поля (в данном случае индуктивной связи ) в строго « ближнем » эффекте (т. Е. В диапазоне в пределах одна длина волны сигнала).
Классическое ЭМ моделирование
Антенны
Обратите внимание, что по принципу взаимности диаграмма направленности, наблюдаемая, когда конкретная антенна передает, идентична диаграмме, измеренной, когда для приема используется та же самая антенна. Обычно можно найти простые соотношения, описывающие диаграммы направленности антенны в дальней зоне, часто включающие тригонометрические функции или, в худшем случае, зависимости преобразования Фурье или Ганкеля между распределениями тока антенны и наблюдаемыми диаграммами направленности в дальней зоне. Хотя упрощения дальнего поля очень полезны в инженерных расчетах, это не означает, что функции ближнего поля не могут быть рассчитаны, особенно с использованием современных компьютерных технологий. Изучение того, как формируются ближние поля вокруг антенной конструкции, может дать хорошее представление о работе таких устройств.
Импеданс
При обычном приближении скорости света в свободном пространстве c 0 ≈ 3,00 · 10 8 м / с это дает часто используемое выражение:
Электромагнитное поле в ближней зоне электрически малогабаритной катушечной антенны преимущественно магнитное. Для малых значений r / λ полное сопротивление магнитной петли низкое и индуктивное, а на коротком расстоянии асимптотическое:
Электромагнитное поле в ближней зоне электрически короткостержневой антенны преимущественно электрическое. Для малых значений r / λ полное сопротивление высокое и емкостное, а на коротком расстоянии асимптотическое:
В обоих случаях волновое сопротивление сходится с импедансом свободного пространства по мере приближения диапазона к дальнему полю.
Смотрите также
Примечания
использованная литература
дальняя зона
Тематики
Синонимы
Смотреть что такое «дальняя зона» в других словарях:
Дальняя зона — (антенны) (зона Фраунгофера) область, в которой плотность потока энергии излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния от антенны[1]. В дальней зоне направленные свойства антенны (диаграмма направленности) зависят только от углового… … Википедия
дальняя зона — 06.01.08 дальняя зона [ far field region]: Зона электромагнитного поля антенны, в которой преобладают составляющие поля, характеризующие распространение энергии, и где угловое распределение поля по существу не зависит от расстояния от антенны.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
дальняя зона — tolimoji sritis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. far zone vok. ferne Zone, f rus. дальняя зона, f pranc. zone éloignée, f … Radioelektronikos terminų žodynas
дальняя зона лазерного излучения — (γ) дальняя зона Область пространства вдоль оси лазерного пучка, расположенная на таком расстоянии от излучателя лазера, начиная с которого диаграмма направленности лазерного излучения остается постоянной. [ГОСТ 24453 80] Тематики измерение … Справочник технического переводчика
дальняя зона поля — Область, удалённая от источника. При электромагнитных явлениях такое поле характеризует излучаемую энергию; если расстояние от источника равно R, а длина волны Л, то дальняя зона существует для случая R>Л [http://slovarionline.ru/anglo russkiy… … Справочник технического переводчика
дальняя зона акустической освещенности — ДЗАО Пространственная область в толще воды, возникающая на значительном расстоянии от источника звука за счет выхода звуковых лучей на горизонт источника после полного внутреннего отражения в глубинных слоях ниже оси подводного звукового канала.… … Справочник технического переводчика
дальняя зона преобразователя — Область акустического поля электроакустического преобразователя, в которой происходит монотонное изменение интенсивности поля с расстоянием. [ГОСТ 23829 85] Тематики контроль неразрушающий акустический … Справочник технического переводчика
Дальняя зона лазерного излучения — 24. Дальняя зона лазерного излучения Дальняя зона Область пространства вдоль оси лазерного пучка, расположенная на таком расстоянии от излучателя лазера, начиная с которого диаграмма направленности лазерного излучения остается постоянной Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
зона (на хоккейной площадке) — зона На хоккейной площадке различают три зоны, которые разделены двумя синими линиями. Зона атаки — самая дальняя область от ворот защищающейся команды. Нейтральная зона — центральная область. А зона защиты — область, в которой… … Справочник технического переводчика
Зона противолодочного обеспечения — (зона ПЛО) водное пространство, в котором средствами противолодочной обороны ведутся наблюдения и боевые действия с целью защиты кораблей и судов на переходе морем от ракетных и торпедных ударов подводных лодок противника. Подразделяется на… … Морской словарь
Ближняя и дальняя зоны дифракции
Вы будете перенаправлены на Автор24
Область дифракции Френеля
Явления дифракции классифицируют в зависимости от расстояний источника и точки наблюдения (экрана) до препятствий, которые находятся на пути световой волны.
Область дифракции, которая расположена недалеко от объекта, на котором происходит дифракция, называется ближней зоной дифракции или областью дифракции Френеля. Эта зона доходит до расстояний, с которых можно рассматривать дифракцию как фраунгоферову. В дифракционных задачах, использующих подходы Френеля нельзя пренебрегать кривизной поверхности волны, которая падает на препятствие (отверстие) и волны после дифракции. При дифракции Френеля на экране получают «дифракционное изображение» препятствия. Аналитический расчет дифракционных задач Френеля составляет существенные трудности.
В большинстве случаев на практике для описания дифракции Френеля используют приближение Френеля и получают выражение:
В простейших случаях для того, чтобы установить вид картины дифракции используют метод кольцевых зон Френеля, спираль Корню.
К особенностям ближней зоны дифракции относят:
Для оси пучка света считается, что интенсивность постоянна и равна интенсивности исходящей от источника интенсивности.
Структура пучка света остается постоянной и задается формой отверстия. В пределах отверстия может располагаться множество зон Френеля.
Дальня зона дифракции (дифракция Фраунгофера)
Готовые работы на аналогичную тему
В том случае, если расстояния от источника и точки наблюдения до препятствия велики (бесконечны), то дифракция называется дифракцией в параллельных лучах или дифракцией Фраунгофера. Область дифракции Фраунгофера простирается от бесконечности до некоторого минимального расстояния. На практике реализация дифракции Фраунгофера выполняется, если точечный источник световых волн размещают в фокусе собирающей линзы. Получившийся при этом параллельный пучок света совершает дифракцию на препятствии. Дифракционную картину наблюдают в фокальной плоскости линзы, которая размещается на пути света совершившего дифракцию или используют зрительную трубу, которую устанавливают на бесконечность. Картина дифракции является дифракционным изображением источника света. Этот вид дифракции рассчитывают, используя аналитические методы.
Формула (2) служит для вычисления относительных величин интенсивностей в картине дифракции.
Особенностями дальней зоны дифракции являются:
Интенсивность исходной световой волны много больше, чем интенсивность света на оси пучка. Интенсивность света на оси пучка уменьшается в зависимости от расстояния до источника (она обратно пропорциональна квадрату расстояния).
Световой пучок, по мере распространения от источника, расширяется. В границах отверстия размещается только одна малая центральная часть зоны Френеля номер один.
Рассмотрим круглое отверстие и точечный источник света, который расположен на его оси (рис. 1).
Допустим, что точка наблюдения находится также на оси. В том случае, если в отверстии укладывается часть первой зоны Френеля, то такая дифракция является фраунгоферовой. В данном случае все колебания в плоскости отверстия происходят и попадают в точку наблюдения в одинаковых фазах. При смещении точки наблюдения от оси, возникают разности фаз между вторичными волнами, которые попадают в точку наблюдения от разных точек отверстия, что вызывает появление дифракционных колец. Если отверстие заменяется непрозрачным экраном, то данный случай так же отнесем к дифракции Фраунгофера. В том случае, если в отверстии или экране (для точки наблюдения на оси системы) укладывается существенная часть первой зоны или несколько зон Френеля, то дифракцию называют френелевой.
Вообще говоря, между фраунгоферовой и френелевой дифракциями нет принципиального различия и резкой границы.
Характер дифракции можно определять следующими критериями:
Задание: Объясните, как распределяется интенсивность в ближней зоне дифракции, как она распределяется в дальней зоне, если рассматривать дифракцию от щели?
Решение:
Если щель открывает малую часть центральной зоны Френеля ($m\ll 1$), то наблюдается дифракция в дальней зоне. Распределение интенсивности можно изобразить кривой (рис.3).
Решение:
Для ответа на вопрос задачи следует вычислить параметр
Переведем данные в систему СИ:
Проведем расчет, используя формулу (2.1):
В данном случае имеют дело с дифракцией Френеля.
Ответ: Ближняя зона дифракции.
Дальняя зона акустической освещенности (зона конвергенции)
Дальняя зона акустической освещенности (ДЗАО, другое название — зона конвергенции) — это еще один эффект, вызванный преломлением звука. В основном причиной этого явления бывает изменение скорости звука по мере увеличения глубины.
В условиях положительного градиента скорости звука, вследствие повышения давления (и, следовательно, увеличения скорости звука), звуковые волны, при распространении за пределы критической глубины, на которой скорость соответствует скорости в районе источника, претерпевают полное внутреннее отражение и преломляются обратно к поверхности. При этом рефракция создает параболические траектории распространения звука, и когда она достигает поверхности, звук, снова отражается от поверхности.
На плоскости такую зону акустической освещенности можно представить в виде кольца.
Каждый период на поверхности называется зоной дальней акустической освещенности (ДЗАО) или зоной конвергенции. Процесс повторяется до тех пор, пока звуковые волны не затухнут.
Формирование зоны конвергенции
Минимальная глубина моря, требуемая для образования зоны конвергенции составляет около 400 метров, вероятность развития составляет около 50 процентов. Вероятность образования зоны конвергенции имеет тенденцию увеличиваться с увеличением глубины воды, поэтому глубина 600 метров дает 80-процентную вероятность образования зоны конвергенции с почти достоверностью на более глубокой воде. На мелководье звуковые волны отражаются от дна, а не преломляются вверх. Примечательно, что подводный рельеф, такой как морские горы и срединно-океанические хребты, имеет тенденцию нарушать пути зоны конвергенции, как и океанские течения, которые имеют значительные различия в температуре (например, Гольфстрим).
Дальние зоны акустической освещенности
В пространстве зоны конвергенции образуют не концентрические цилиндры, а скорее серию изогнутых 3-D форм, поэтому вполне возможно, что подводный объект в пределах диапазона зоны конвергенции, но ниже ее траектории может остаться незамеченным. То же верно и для областей между кольцами, где будут развиваться теневые зоны.
И активный сонар, и шумопеленгатор могут наблюдать ДЗАО. Это особенно верно в отношении низкочастотных звуков, генерируемых мощным активным гидролокатором, например, на борту американских эсминцев класса Spruance (DD-963) и советских (российских) противолодочных эсминцев класса «Удалой» (проект 1155).