Far Field
Englisch: far field
Region in ausreichend großer Entfernung von einer Funkantenne, in der die Winkelverteilung des Feldes entfernungsunabhängig ist.
Fernfeld: wo sich Abstrahlmuster von Antennen endlich stabilisieren
Das Fernfeld ist der Bereich um eine strahlende Antenne, in dem sich das elektrische und magnetische Feld voneinander entkoppelt haben und zusammen als ebene Welle ausbreiten. In diesen Entfernungen nimmt die Feldstärke vorhersehbar mit der Distanz ab (proportional zu 1/r), und das Abstrahlmuster wird unabhängig davon, in welcher Entfernung man es misst. Näher an der Antenne liegt das Nahfeld, wo die Beziehung zwischen E- und H-Feld ungeordnet ist und sich die Muster mit der Entfernung dramatisch verschieben.
Die Grenze zwischen Nah- und Fernfeld hängt von der Wellenlänge und der Antennengröße ab. Bei den meisten praktischen Antennen beginnt das Fernfeld in einer Entfernung von etwa 2D2/λ, wobei D die größte Abmessung der Antenne ist und λ die Wellenlänge. Eine 1-GHz-Antenne mit D = 0,3 m befindet sich ab etwa 0,6 m im Fernfeld; ein 60-GHz-Array mit D = 0,05 m gelangt möglicherweise erst in Zehner-Zentimeter-Entfernungen ins echte Fernfeld. Bei einigen Systemen, besonders Phased Arrays und Richtantennen, ist der Übergang eher graduelle als scharf.
Fernfeldmessungen sind Standard bei der Antennencharakterisierung. Reflexionsarme Kammern, Freilandmessplätze und kompakte Antennenmessanlagen sorgen alle dafür, dass die zu prüfende Antenne beim Messbeginn im Fernfeld sitzt. In diesen Entfernungen können Sie Gewinn, Abstrahlmuster, Polarisation und Seitenkeulenspegel messen, ohne befürchten zu müssen, dass die Messentfernung selbst die Ergebnisse verfälscht. Nahfeldmessung erfordert dagegen sorgfältige Modellierung und bleibt dem Nahfeldabbilden und der Diagnose von Ankopplungsproblemen vorbehalten.
Die Unterscheidung ist wichtig für die Systemauslegung. Eine Basisstationsantenne strahlt nach ihrem Fernfeldmuster, wenn sie ferne Mobilgeräte versorgt; ein Lesekopf an einem RFID-Portal arbeitet teils im Nahfeld und teils im Fernfeld, sodass sein tatsächliches Verhalten von den Katalog-Abstrahldiagrammen abweichen kann. Genauso können zwei Antennen dicht beieinander über Nahfeldkopplung miteinander wechselwirken, selbst wenn ihre Fernfeldmuster eine Entkopplung vermuten lassen. Ausbreitungsmodelle und Leistungsbilanzen gehen von Fernfeldstrahlung aus, daher funktionieren sie bei sehr kurzen Entfernungen nicht mehr.