Nahfeld
Fresnel-Gebiet
Das Nahfeld (reaktives Nahfeld, Fresnel-Gebiet) beschreibt den Bereich im geringen Abstand einer Sendeantenne, in dem noch keine vollständige Abstrahlung der elektromagnetischen Welle erfolgt ist, bzw. beginnt.
Dabei kann zwischen einem reaktiven Nahfeld und einem strahlenden Nahfeld (≙ Übergangsfeld) unterschieden werden (BNetzA).
Im reaktiven Nahfeld (r < λ/2π) sind u.a. das elektrische Feld E und das magnetische Feld H noch nicht in Phase, da sie quasi "nacheinander erzeugt" werden, und sind anfangs um bis zu 90° verschoben.
Reaktives Nahfeld (max. Abstand):
(Festlegung BNetzA)
r = Radius, Abstand zur Quelle [m]
λ = Wellenlänge [m]
π = Kreiszahl (Pi) [1]
Reaktives Nahfeld (UHF):
f(UHF) = 300 MHz - 3000 MHz
λ(UHF) =
1 m
-
0.1 m
r(Reaktives Nahfeld: UHF) =
0.16 m
-
0.016 m
Das Reaktive Nahfeld einer Rundstrahlantenne im UHF-Bereich reicht von der Antenne bis ca. 0.16 m (300 MHz), bzw. 0.016 m (3 GHz).
Wechselstrom(50 Hz): λ = 5996 km, r(Nahfeld) ≈ 954 km
Hochfrequenzschwelle(100 kHz): λ = 2998 m, r(Nahfeld) ≈ 477 m
Das strahlende Nahfeld (λ/2π >r < 4λ) ist das Übergangsfeld, Zwischenzone oder auch Übergangszone, in der sich die Phasen von elektrischem Feld E und magnetischem Feld H einander annähern, bis sie schließlich in Phase schwingen und von der Antenne ablösen.
Strahlendes Nahfeld:
(Festlegung BNetzA)
r = Radius, Abstand zur Quelle [m]
λ = Wellenlänge [m]
π = Kreiszahl (Pi) [1]
Nahfeld ⇄ Fernfeld
Um eine Antenne bzw. die Quelle einer elektromagnetischen Welle lassen sich bis zu drei Bereiche unterteilen:
⇒ Das Nahfeld (≙ reaktives Nahfeld), in dem keine Abstrahlung erfolgt.
Festlegung: BNetzA; für D < λ
D = Antennenausdehnung
⇒ Das Übergangsfeld (≙ strahlendes Nahfeld, Fresnel-Region, Übergangszone, Zwischenzone), in dem elektromagnetische Wellen abgestrahlt werden, aber das magnetische Feld H noch von dem elektrischen Feld E entkoppelt ist.
Festlegung: BNetzA; für D < λ
D = Antennenausdehnung
⇒ Das Fernfeld (Fraunhofer-Region) beschreibt den Abstand zur Antenne, ab dem das magnetische Feld H und das elektrische Feld E in Phase schwingen und über den Freiraumwellenwiderstand Z0 miteinander gekoppelt sind.
Die elektromagnetische Welle breitet sich ab diesem Punkt unabhängig von der Antenne als ebene Welle im Raum aus.
Fernfeld (BNetzA):
r ≥ 4λ
Festlegung: BNetzA; für D < λ
D = Antennenausdehnung
Fernfeld (allg.):
L < λ ⇒ r ≥ 2λL > λ ⇒ r =
Das Nahfeld ist abhängig von der geometrischen Ausdehnung der Antenne (Strahlungsquelle) in Relation zur Wellenlänge λ der abgestrahlten elektromagnetischen Welle.
Ein Isotropstrahler weist definitionsgemäß kein Nahfeld auf.
Das Nahfeld von Antennen mit geometrischen Abmessungen kleiner der Wellenlänge λ geht ab einem Abstand/Radius r ≈ 2λ in das Fernfeld über.
Das Nahfeld von Antennen mit geometrischen Abmessungen größer der Wellenlänge λ geht ab einem Abstand/Radius r ≈ 4λ in das Fernfeld über.
Elektrisch leitende Materialien im Bereich des Nahfeldes beeinflussen den Feldstärkeverlauf und die Antennencharakteristik.
Unabhängig von der Art der Antenne ist auch das unmittelbare Umfeld der Antenne für deren Nahfeldcharakteristik verantwortlich. So kann es sein, dass metallische Gegenstände in der Nähe der Antenne als Sekundärstrahler erregt werden und Feldüberhöhungen hervorrufen.
⇒ Antennenfeldzonen
⇒ Fernfeld
Formelsammlung
Übergangsfeld