Nahfeld
Englisch: near field
Der Bereich im Abstand von etwa einer halben Wellenlänge von einer elektrisch kleinen Antenne; genauer gesagt der Bereich innerhalb der Radiansphäre.
Nahfeld: wo die Strahlungsregeln noch nicht gelten
Das Nahfeld ist die elektromagnetische Zone unmittelbar um eine Antenne oder ein Strahlungselement herum, die sich ungefähr bis zu einer halben Wellenlänge von der Quelle erstreckt, wird aber präziser durch die Radiärsphäre definiert (die Grenze bei Abstand r = λ/2π, wobei λ die Wellenlänge ist). In dieser Zone stehen das elektrische und das magnetische Feld nicht in der einfachen Ebenwellenbezehung, die die Fernfeldstrahlung kennzeichnet. Energie schwingt zwischen Quelle und umgebendem Raum hin und her, anstatt sich sauber nach außen auszubreiten.
Das Nahfeld dominiert, wenn eine Antenne elektrisch klein ist, das heißt ihre physikalische Größe ist viel kleiner als die Wellenlänge, mit der sie arbeitet. Eine kleine Schleifenantenne bei 1 MHz (Wellenlänge 300 Meter) zeigt ausgeprägtes Nahfeldverhalten im Bereich von Dutzenden Metern. Im Gegensatz dazu arbeitet eine große Parabolschüssel bei derselben Frequenz überwiegend im Fernfeld. Der Übergang ist allmählich, nicht scharf, und die Fraunhofer-Distanz (der Beginn zuverlässigen Fernfeldverhaltens) liegt oft weit jenseits der Radiärsphäre selbst.
Praktische Folgen und Messprobleme
Nahfeldverhalten verursacht Messschwierigkeiten. Antennengewinn, Richtcharakteristik und Wirkungsgrad lassen sich nicht mit herkömmlichen Fernfeldmethoden charakterisieren, wenn die Messantenne im Nahfeld des zu messenden Geräts sitzt. Nahfeld-Antennenmessbereiche verwenden ebene, zylindrische oder sphärische Scan-Geometrien, um die komplexe Feldverteilung zu erfassen, und wenden dann numerische Transformationen an, um die Fernfeldleistung abzuleiten. Diese Messungen sind zeitaufwändig und teuer, aber wesentlich für kompakte Antennen und eng integrierte HF-Systeme.
Reaktive Kopplung zwischen eng nebeneinander liegenden Antennen ist ein Nahfeldeffekt. Zwei Antennen mit einem Abstand von weniger als einer Wellenlänge können über magnetische oder elektrische Kopplung Energie austauschen, was die Isolation beeinträchtigt und die Strahlungsmuster verfälscht. MIMO-Systeme und Phased Arrays müssen die gegenseitige Kopplung im Nahfeld berücksichtigen, wo der Elementabstand (oft eine halbe Wellenlänge) sie mitten in ihre gegenseitige Reaktivregion platziert.
Der Begriff ergibt sich aus der Feldstruktur selbst: in der Nähe der Quelle sind die elektrische und die magnetische Feldkomponente nicht senkrecht zur radialen Richtung und fallen nicht einheitlich mit dem Abstand ab. Weit weg von der Quelle werden die Felder transversal und fallen wie 1/r ab, wie echte Strahlung. Die Grenze zwischen diesen Regimen ist verschwommen, weshalb Normen die Radiärsphäre als praktische Trennlinie heranziehen, obwohl das reale Verhalten vom Antennentyp, der Frequenz und der Anwendungsgenauigkeit abhängt.