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应用
远场在空间中传播的强度变化由Friis公式决定: Pr = PtGrGtλ2/16π2r2 公式中,Pr =接收功率;Pt =发射功率;Gr = 接收天线增益(功率比);Gt =发射天线增益(功率比);r=到天线的距离。公式在视线所及的无障碍开阔空间中适用。 这里有两个问题需要讨论。接收功率和距离r的平方成反比,和波长的平方成正比,也就是说,波长较长、频率较低的电磁波传的更远。例如,同等的功率和天线增益下,900MHz的信号会比2.4GHz的信号传播得更远。这一公式也常常用它来分析现代无线应用的信号强度。 为了准确测量信号的传播,还必须了解天线在远场的辐射模式。在近场的反应区里,接收天线可能会和发射天线会由于电容和电感的耦合作用互相干扰,造成错误的结果。另一方面,如果有特定的测量仪器,近场的辐射模式就可以准确测量。 近场在通信领域也很有用。近场模式可以用于射频识别(RFID)和近场通信(NFC)。 RFID是条形码的电子版,它是一个内部有芯片的很薄的标签,其中芯片集成了存储和特定的电子代码,可以用作识别、最总或其他用途。标签还包含一个被动收发器,在接近“阅读器”的时候,由阅读器发出的很强的RF信号就会被标签识别。阅读器和标签的天线都是环形天线,相当于变压器的初级和次级。 由标签识别的信号经过整流滤波转换成直流,为标签存储和转发供能。发射器将代码发送到阅读器上,用于识别和处理。主动标签有时会用到电池,将感应距离延长到近场以外的地方。RIFD标签的频率范围各不相同,有125kHz、13.56MHz和900MHz。 在900MHz,波长为: λ = 300/fMHz λ = 300/900 = 0.333 米或 33.33 cm 因此根据近场距离计算公式: λ/2π = 0.159λ = 0.159(0.333) = 0.053 米 (约2英寸) 感应距离通常超过这一数字,所以这一频率下距离实际上也延伸到了远场。 NFC也采用了存储和类似于信用卡的特定代码。电池驱动的内部转发器可以把代码发射到阅读器上。NFC也使用近场,范围一般为几英寸。NFC的频率为13.56MHz,因此波长为: λ = 300/fMHz 300/13.56 = 22.1 米或 72.6 英尺 近场距离为不超过: λ/2π = 0.159λ = 0.148(72.6) = 11.5 英尺 因为电量消耗低,实际的感应距离很少超过1英尺。 NFC是部署“电子钱包”所使用的技术。通过电子钱包,消费者可以无需信用卡,而用支持NFC的智能手机进行付款。
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