远场 — CAE术语解说

从天线距离r处看电磁波辐射时，其行为会发生很大变化。近场（Near-field）是天线外波长数倍以内的区域，电场E和磁场H独立急剧变动，能量"往复"（反应性近场）或局部强度大。远场（Far-field）是距离足够远的区域（r >> λ，通常为r > 2D²/λ的Fraunhofer距离），电场和磁场互相垂直且垂直于传播方向，形成平面波，并以1/r衰减成辐射场。天线的辐射图案（定向性增益）在这个远场中定义。

将计算区域扩展到远场（波长的数百倍空间）的计算成本太高，因此使用"近-远场变换（Near-to-Far Field Transformation）"。在FDTD或FEM计算中获取闭合曲面（惠更斯面）上的近场数据，然后用Stratton-Chu积分公式或等效电流法计算远场辐射图案。在Ansys HFSS中，远场辐射图案计算会自动执行，直接输出3D定向性图和增益（dBi）。在智能手机MIMO天线设计中，将这个远场图案与近场的SAR（比吸收率）评估相结合进行设计。