Какая разница E или H? По большому счету никакой разницы. Если следовать тому, на физ-мат базе, что вы померяете. Вы принимаете, что ближняя зона так называемая - квазистационарна. И мгновенные значения приравниваете к постоянным. Отсюда и ваше дпф якобы дает достоверный результат, оч похожий на правду. Не фундаментально это. Инженерия да и только.

Опишите Вашу задачу подробнее.



Коллега, Вы, очевидно, пытаетесь сохранять лицо. Но, к сожалению, в каждом новом посте, пишете лишь новые глупости. Решение внешней задачи теории антенн в терминах тангенциальных компонент поля при всех понятных оговорках об однородности, изотропности, краевых условиях в виде принципа излучения Зоммерфельда, записывается в виде строгих интегралов излучения Гюйгенса-Кирхгофа, от компонент поля на поверхности вокруг антенны. Никаких квазистационарностей для этого не требуется. Всё фундаментально. Интегралы Кирхгофа затем упрощаются.

Задача собственно была по оптике- продемонстрировать студентам применение световодных датчиков для измерения различных физических величин. Ну и был сооружен макет "из сучков и мухоморов". А потом об макете узнали и начали просить измерить поле, а это уже немного не то в смысле метрологии. Вот и появилось желание имея набор нескольких датчиков и 3Д-сканер измерять и электрическую и магнитную составляющую. Поскольку работать приходится в СВЧ, то размер датчиков имеет значение- чем меньше тем лучше.

Представим, что линейный размер области сканирования - 3 метра. Скорость света в воздухе примерно 3 * 10 в степени 8 м/с. Характерное время распространения, значит, порядка 10 в минус 8 степени секунды. То есть квазистационарными можно считать процессы с временем порядка 10 минус 6, на пару порядков больше взял. Это частоты в единицы МГц. А речь о единицах ГГц.



Ясно. 3D-сканер это да, тренд. А что студенты - жаль. Я подумал, может какая задачка в промышленности.

А это уже интересно! Для общего развития.

Почему измерения в ближнем поле на частотах ниже 0,5 ГГц не практикуются?
Там же это самый раз! Не надо "футбольного поля".

И почему зондов на частоты ниже 0,5 нет?
Так трудно его сделать? Там же можно брать электрически малую антенну, т.к. чувствительность "нафиг" не нужна (можно сигнал на проверяемой антенне поднять) и откалибровать этот зонд. И своими маленькими размерами этот зонд будет меньше "гадить" полю.

А где кончается ближнее поле у 26 ГГц у вертолётных ФАР?
Ближнее поле же считается как лямда/2pi. Т.е. для 26 ГГц это будет около 2 мм! Или у вас Ближнее поле считается по другому?
Зона Френеля до 2*L^2/лямбда =>, с габаритами около 100 мм будет около 1,6 метра.
Ну, а далее идет Дальная зона, в которой все всегда старались обмерять антенны.
У меня такое впечатление, что Dr.I. говорит про измерение не в Ближней зоне, а в Промежуточной зоне (зоне Френеля).
А это две большие разницы!
Создавая топик, я имел ввиду Ближнюю зону и ничего далее.





А это вы, ИМХО, зря!

Сразу из вас "прет" манагер! Сейчас вас начитаются и побегут к вам измерять свои антенны в "ближнем" поле!

Во-первых, если где и надо футбольное поле", то как раз на метровых длинах волн. Там и антенны ведь большие, верно? Во-вторых, говорю же, потребности нет. Фазировать ФАР на частотах в сотни МГц, то есть с длиной волны около метра, можно лаптем. Для этого не нужно смотреть ближнее поле. В такой ФАР и элементов ведь не тысячи, и не сотни, а может быть всего несколько десятков.



Нет. Как раз наоборот. Чем ниже частота, тем больше сечение волновода. На частотах в ГГц сечение намного, намного меньшее, для распространения в волноводе основной моды, чем для частот в сотни МГц. Там это будут очень большие зонды, ведь длина волны относительно большая, верно?



Я говорю об измерениях в именно ближней зоне. Я уже упоминал, что измерения проводят типично на расстоянии от 2 до 5 длин волн. Это ближняя зона. По Вашей формуле ближняя зона меньше длины волны. Это глупости. Это уже область реактивного поля. В зоне Френеля измерения проводить можно. На разреженной сетке. Посмотрите недавнюю диссертацию Кривошеева Ю. об этом. А вообще измерения в зоне Френеля типично выполняются при измерениях на сферической поверхности. Поле при этом представляется в виде спектра векторных сферических волн. И аналогично происходит пересчёт на любое другое расстояние, в том числе в дальнюю зону.

Если верить этому графику (страница на википедии про Near and far field:
https://en.wikipedia.org/wiki/Near_and_far_...nnas_vector.svg
То Ваше расстояние от 2 до 5 длин волн - это дальняя зона.


Опять же, не вышеуказанном мною графике из википедии в ближней зоне выделяют область реактивного поля

Нет. Не побегут. Если это примитивная антенна, не требующая электрического управления, то более чем достаточно измерений в дальней зоне, ну или квазидальней, с коллиматорами. Если же это антенная решётка, требующая управления, и тем более сложная антенная решётка, то необходима аппаратура сопряжения с измерительным комплексом, которая должна решать задачи, во-первых, управления, прежде всего вычисления и распределения фаз, а во-вторых, обеспечивать синхронизацию во времени с аппаратурой измерительного комплекса. Представим, например, что методика измерения устроена так: зонд ползёт себе, относительно медленно, а антенна переключает сто режимов работы, с разными отклонениями луча, разными частотами, и т.д., то есть сто переключений режима работы в каждой точке скана. Допустим, скан 300 на 300 отсчётов. То есть 90000. То есть за один проход зондом области сканирования антенна переключит режим работы 9000000 раз. Без синхронизации вы и не разберётесь, что измерено в одну микросекунду, а что в другую. Так вот, тут всё индивидуально. Все антенны достаточно разные. Если разработчик антенны способен сформулировать тз на аппаратуру сопряжения, скорее всего у него и всё остальное своё есть, не требуется никуда бежать.



А Вы не верьте. Как там: верую, ибо абсурдно?

Ну, вот и приехали....!
Вы используете свою терминологию, которая отличается от общепринятой.
Отсюда и все непонятки между нами.

Я использую правильную терминологию, которая, естественно, является общепринятой в среде специалистов. Конечно, в википедиях терминологии могут быть другими.

Имеется замечание к графику: для антенн с размерами менее или равно половины длины волны.
Для антенных решеток (размеры намного больше длины волны) используется такое разделение зон:
https://en.wikipedia.org/wiki/Near_and_far_...USP-4998112.svg

Так что если Ваша решетка имеет как минимум 8 элементов в ряду, то ближняя зона для нее, действительно, держится еще и на 5 лямбда.
Это если считать по формуле 0.62*(D^3/λ)^0.5. Но будет ли она высоконаправленной с 8-ю элементами (т.к. эта формула для высоконаправленных антенн)?

Только следует уточнять, что вы говорите про ближнюю зону антенной решетки.
Мы же не специалисты, мы по учебникам смотрим.

У меня есть подозрение, что в ближней зоне антенной решетки волны ведут себя не совсем так как в ближней зоне диполя.
Т.е. это не классическая ближняя зона.
Вроде, Френель с Фраунгофером мало что слышали про антенные решетки.

Я говорю про антенну, любую, с размером в разы большей длины волны.

Да, коллеги, такова правда. Жёсткая, не фундаментальная, инженерная, правда. Земля плоская. Горизонт всегда ровный. Поверхность воды не изгибается. Стреляем из пушки во все стороны, и снаряд пролетает равные расстояния. Уильям Карпентер. 100 доказательств того, что Земля - не шар. Не шар. Is not a Globe, шароверы. А электродинамика классическая для диполя, и неклассическая для решётки из, например, диполей, тоже - тайна веков. Такова жизнь.

ТС в самом начале не оговорил, что речь идет об антенной решетке.
И ни у кого (в том числе и у меня) не возникло мысли, что речь идет именно о сверхнаправленной антенне.
У Вас же мировоззрение сложилось таким образом, что если антенна - то только направленная. Что кстати часто встречается среди специалистов, связанных с отечественным ОПК.
И спор с Aner у Вас был только из-за того, что каждый имел ввиду ближнюю зону: Вы-сверхнаправленной антенны, другие - обычной антенны.

Я никогда не имел в виду никакую зону никакой сверхнаправленной антенны (что это за штука такая вообще?). Всё, что я говорил, справедливо для любой излучающей системы, например, любой рупорной антенны, даже слабонаправленной, если её размеры больше нескольких длин волн.

Об этом Вам нужно было упомянуть вот здесь:


Я на ~5λ с приемлемой для меня точностью в чистом виде снимаю far field диаграмму направленности λ/2 антенн.

Диаграмма направленности только в дальней зоне и бывает, по определению. То есть Вы говорите, что для Вашей антенны пять длин волн - дальняя зона? Опишите антенну? Геометрию, размеры, частоту?

Речь идет об антенне мобильного телефона, например. До 5G, например.

Она ооочень слабонаправленная? Тогда дело, возможно, не в том, что 5 длин волн - дальняя зона, а в том, что поле в ближней зоне (а 5 длин волн скорее уже зона Френеля) похоже по своей симметрии на поле в дальней зоне. То есть, я так понимаю, это ещё не дальняя зона, в том смысле, что зависимость от r ещё не 1/r, но уже в эффективном понимании почти дальняя, в том смысле, что возможно ввести функцию угловых координат, которая будет почти не отличаться от таковой для дальней зоны.

Вот, кстати, замечательное видео с сайта NIST:

https://www.nist.gov/news-events/news/2015/...nd-calibrations

// NIST уже десятилетиями является новатором в методах измерения характеристик антенн, но такая роботизированная измерительная система миллиметрового диапазона длин волн может стать конечной инновацией в широко используемой технике сканирования ближнего поля, впервые разработанной NIST в 1970-х годах

Забавно как лазерный трекер контролирует реальное положение зонда и это учитывается в предобработке данных перед собственно трансформацией поля.

мой босс пользовался. собственно он их и делал. по моему заглохло. Слишком дорого, а потому мало кому нужно. хотя хз. я от этой темы ушел давно. Тема прикольная. Только оборудование приходится брать оптическое, дорогущие балансные смесители, интерферометры. я даже не знаю что у них внутри, а надо создавать оптическую лабу с нуля на базе СВЧ лабы.


тонкие монокристаллические пленки вполне себе прозрачны. я боле того скажу, на жиг-пленках оптические модуляторы делали в 80-е. Вот только все равно туда надо подводить волноводы, возбуждать поле проводниками, подавать смещение как-то, все это будет мешать измерениям. Еще и компенсировать температурный уход надо. Несколько месяцев назад была тема, человек как раз пробовал собрать датчик поля на ЖИГ линиях. Не знаю, вышло у них что-нибудь.

На два дня выпал из компьютера... сколько наш Доктор написал.... ой-ой. И все сводится к тому что он меряет на какой-то метрологической установке, которую за него кто-то разработал, подобрал компонены, собрал, кто-то откалиюбровал, написал софт. А он пальцем о палец не ударил, но учит всех какие все дураки, как все на самом деле просто. И даже экстраполяция по конечной выборке с узкополосного непонятно как согласованного зонда у него более точная чем фактические измерения метрологическими антеннами... может точно манагер оборудование рекламирует? Илон Маск, блин, тонкий подход. Сейчас всех убедит, и заказчики в НИИ автоматики потекут рекой....


если заниматься казуистикой, то да.
И тем не менее уже 20 лет люди успешно публикуют статьи и занимаются фокусировкой в ближней зоне. причем, тема оказалась довольно востребована на практике. Кстати, вот реально где без ближнепольной установки не обойтись


а что, можно как-то иначе, когда у привода "руки" нет петли и калиброванного датчика положения? у нас маркировочные "руки" точно также лазером ищут цель... только датчики прямо на руке.

2,5 dBi.

Я считаю, что 5λ уже вполне дальняя.

На самом деле зона и ее условная длина зависят также от самой антенны и ее специфики, характеристик. Если как у Dr.I. то он зациклен на ФАРах и там все несколько отличается. Возмите хотябы диапазон частот. Если к примеру там матрица из Вивальди, диапазон широкий от единиц до полусотни гиг. А размер по X, Y в сравнении с волной оч большой. Акадим ближняя зона разная по условной длине, туда никто "не заходит" для измерений. Даже Френеля там характерная. Измеряют конечно в академ дальней зоне. Для них это "ближнее поле", по тем учебникам для студентов "ведущих американских" компаний. По этому конечно, для простых не Array антенн 5λ уже вполне дальняя.

Вот не помню, может спрашивал уже. А чем собственно магнитная антенна отлчиается от электрической? С точки зрения ближнего поля, и с точки зрения конструкции?

Коллеги, не извольте обижаться но глупость комментариев некоторых просто поразительна...

1. О какой метрологической установке говорит этот человек? Измерительные комплексы, о которых я говорю, конечно, есть в некоторых региональных центрах стандартизации и метрологии, например в Ростовском ЦСМ, или Красноярском ЦСМ, но и там они точно также куплены на рынке, а не сделаны как-то специально, это оборудование в общем-то распространённое, на Западе так очень распространённое, им никого не удивишь, метрологии тут никакой особой нет, да и не нужно. Я же писал выше, что бОльшая часть этих стендов не является средствами измерения утверждённого типа. Какая-то небольшая часть - является. Подавляющее большинство - нет. Ибо сдача военным происходит по старинке. А то что реальная работа происходит в ближнем поле - так это не требует пока что никакого узаканивания, раз "в ТУ" ничего такого нет (кое-где уже есть, правда, но не суть).

2. А он пальцем о палец не ударил - Вам-то откуда знать, верно? :-)

3. И даже экстраполяция по конечной выборке с узкополосного непонятно как согласованного зонда у него более точная чем фактические измерения метрологическими антеннами...
Измерения в любом случае "фактические", метрологически корректные, независимо от того прямой ли метод (в дальней зоне) или косвенный (восстановление из ближней зоны).

4. может точно манагер оборудование рекламирует?
См. выше. Оборудование такого рода даже в России продаётся несколькими фирмами, по меньшей мере десяток организаций сделали себе стенды и вовсе - сами. В СССР в своё время аналогичных, в техническом отношении пониже, конечно, тогда не было векторных анализаторов цепей современных нам, стендов поставлено предприятиями-разработчиками заказчикам - десятки, не меньше полусотни, точнее. Что тут рекламировать?

5. Сейчас всех убедит, и заказчики в НИИ автоматики потекут рекой...
О каком НИИ автоматики рассуждает этот человек?



Перечитал. Я не заметил, что у Вас размер антенны половина волны. А так даже для трёх длин волн известная формула 2*D^2/лямбда даёт 2*9*лямбда = 18 лямбда, а не 5 лямбда.




Почему 20? Гораздо больше.





Что тут сказать... имеющие глаза да откроют учебники, и осознают, откуда берётся формула оценки расстояния границы зоны Френеля и дальней зоны в виде 2*D^2/лямбда.
Про критерий допустимой ошибки в фазе 8 градусов прочтут. Если в таком виде это представлять, хотя это формулировка такая, инженерная совсем. Корректнее иначе сказать, но не суть.
Суть в том, что представим антенну, не Array, как коллега выразился, размером, скажем, 3 длины волны. Тогда формула 2*D^2/лямбда даст оценку начала дальней зоны - 18 длин волн.
А, скажем, в оптике, при рассмотрении дифракции Френеля и прочих Фраунгоферов, критерий повыше будет, дальней зоной принято считать от 4*D^2/лямбда, это уже 36 длин волн. В любом случае, "академически" получается не 5.

Берем современный смартфон, считаем для LTE600:
2*(0,3λ)^2/λ≈λ/5

Для антенны меньше длины волны эта формула неприменима. Почему я и привел пример антенны размером в хотя бы три длины волны, где эта формула хотя бы за уши притянута быть может.

Да уж, этот путающий зоны с полями щас за уши притянет всех читающих и запутает... . Кошмар какой то, и как это он путается в основах! Для него одного не приемлема, а для всех других приемлема. Увиливает в оптику, нехорошо!

Просто берем хотябы документ IEEE St.145-1983 и смотрим определения. И формулы даны. Если наибольший размер антенны ( макс. точка - точка) примем равным длине волны, то радиус реактивного региона менее 0.62. От 0.62 до 2 регион френеля, все ближняя зона закончилась. Далее более 2 дальняя зона.
2*(λ)^2/λ. Никаких 4*D^2/лямбда там нет и 36 длин волн тоже нет, как и вопроса по оптики у TCа.

В смартфонах и пда и тп. антенны (типа IFA, PIFA и тп) как правило меньше длины волны. От четьверти до половины λ. И вся ближняя зона, хорошо если в 0.5λ поместится, а то и меньше. Так что 5λ уже вполне дальняя. Делал в разных БЭК измерения много раз подобных антенн и других, все соответствует.

Именно. Потому я и говорю, что для антенны размером половина длины волны формула 2*D^2/лямбда - неприменима. Сами и подтвердили мои слова, молодец.



Возьмите с полки пирожок, ибо ещё раз подтвердили мои слова:



Откроем учебник, специально для Aner.










Давайте я специально для Вас, изъяснюсь, так сказать, на пальцах. Представим, что наша антенна - это два диполя Герца, излучающих синфазно. Формулы для излучения диполей Герца знаете, надеюсь. Ближнее и дальнее поле каждого в отдельности понятно. Ориентируем их по оси Ox. Расположим их также на оси Ox. Симметрично относительно начала координат. На расстоянии в половину длины волны друг от друга (то есть у одного абсцисса - минус четверть лямбда, у второго - плюс четверть лямбда).

Посмотрим на их суммарное поле. Вот оно (грешен, открыл таки MathCAD, а не HFSS):

Вот таково оно на расстоянии в 0,5 длины волны:



Вот таково на расстоянии в 1,0 длины волны:



Вот таково на расстоянии в 5,0 длин волн:



Посмотрим на зависимость от расстояния в сравнении с функцией вида 1/r (подобрал на глаз масштабный множитель, 850, там выше задавал ток возбуждения диполя, это не суть, это можно сказать - произвольные единицы), положив направление по углам тета = 1 радиан, фи = 1 радиан:



Казалось бы, Aner прав. На 5 лямбда - дальняя зона. Только вот, господа, в чём фокус: это должно быть справедливо для всех углов.

А если взять, например, такие угловые координаты: тета = 0,1 радиан, фи = 0,1 радиан, то картина следующая:



Видим изгиб между 2 и 3 лямбда? Это уж точно не имеет характера 1/r, верно? И это, заметим, не укладывается в 0,5 лямбда, верно?
Да и на 5 лямбда, возьму-ка я углы тета = 0,5 радиан, фи = 0,05 радиан, и вот картина маслом:



Всем очевидно, что производная зависимости полного Е от расстояния отличается от таковой для функции вида 1/r даже на r0 = 5 лямбда?

Значит, ещё не дальняя это зона...

Вы предполагаете, что классическая электродинамика в оптическом диапазоне частот чем-то отличается от классической электродинамики в радиочастотном диапазоне?

Не нужно заниматься представлениями одного неверного подхода, что наша антенна - это два диполя Герца, излучающих синфазно. Нет такого в мобильных устойствах.
Просто займитесь ликбезом по антеннам для мобил, и не будет такой ерунды что вы тут выше выложили. Вы банально, не зная физики в ближней зоне антенны пытаетесь доказать математически в MathCAD_е вашу неверную позицию и только. Достаточно ознакомится с исседованиями и работами то той же SAR. Где уж точно очень хорошо изучены, расчитаны и измерены как ближние поля так и зоны.
И потом, действительно почему не HFSS или CST. И что вы выбрали из методов в расчете FDTD, MoM?


Конечно, еще как! Полагаю знаете о квантовых явлениях и их специфике в эмп. И игнорируете? Тех квантовых, котрые делают оптику с оптическими квантовыми явлениями отдельной областью в электродинамике.

Не пытайтесь подменить тезис. Два диполя Герца ни разу не позиционировались мной как антенна для мобил. Два диполя Герца на расстоянии в половину длины волны позиционировались мной как антенна с размером в половину длины волны, не более.



<deleted> Видите ли, чтобы описать поле решётки из диполей Герца, не требуется решать уравнений Максвелла, требуется лишь записать две простые и всем известные формулы, описывающие зависимость от координат сферической полярной системы координат компонент Er и Etheta для диполя, ориентированного по оси Oz.



<deleted> Пересчитайте ещё раз вопрос: Вы предполагаете, что классическая электродинамика в оптическом диапазоне частот чем-то отличается от классической электродинамики в радиочастотном диапазоне? Обратите внимание на слова "классическая". Поясняю: классическая = неквантовая. Касаемо "квантовых явлений" не Вам мне рассказывать, я долгое время занимался полупроводниками, и полупроводниковыми наноструктурами, в том числе и прежде всего - оптическими свойствами полупроводниковых наноструктур. Уверяю Вас, что оптика "с оптическими квантовыми явлениями" никак не является "отдельной областью в электродинамике", это обычная квантовая механика, по сути, это суть раздел физики твёрдого тела, если говорить о полупроводниках. Никаких "квантовых явлений" в свободном пространстве, делающих оптический диапазон чем-то отличным от радиочастотного диапазона - не существует.

P.S. <deleted>

тема временно закрыта, всем надо остановиться и еще раз подумать о сути вопросов её автора.
мне также нужно время для того, чтобы тему почистить.
участнику Dr. I. делаю предупреждение за неоднократные оскорбительные высказывания в адрес оппонентов.

напомню участникам название темы:

Как можно измерить E- и H-составляющие ЭМ поля?
с пояснением
Работа в ближнем поле.

напоминаю стартовое сообщение автора темы:


к сожалению, автор темы только в 13-м сообщении конкретизировал свою задачу:



обращаю внимание : частота сигнала 1 МГц, длина волны 300 м.

к еще большему моему сожалению, автор темы не сообщил, что представляет собой источник сигнала, и каковы его размеры.
естественно предположить, что эти размеры много (очень много) меньше, чем 50 м.

из этих данных следует исходить в этой теме.

l1l1l1