电磁场传播分为近场和远场两个区域,在传统的无线通信系统中,天线主要工作在远场区域,而Qi 无线充电工作在近场区域。
近场和远场的区分主要基于信号的波长和传播距离。
通常使用的比较简易的区分方法是:当信号的传播距离小于信号的波长时,我们将其称为近场,而当信号的传播距离大于信号的波长时,我们则将其称为远场。另外还有一些其他更精确的方法,比如基于EDoF的近场-远场边界区分法以及使用瑞利距离(Rayleigh距离)来区分近场和远场。
在远场范围内,电磁波的传播则主要受到衍射和反射的影响,而在近场范围内,电磁波的传播主要受到散射和吸收的影响。对于无线充电系统的设计和天线(线圈)的设计来说,主要考虑近场电磁波的传播和衰减。
在近场范围内,电磁波的衰减特性与距离和频率有关。一般来说,随着距离的增加,电磁波的强度会逐渐减弱。此外,随着频率的增加,电磁波的衰减也会加剧。在某些情况下,电磁波的衰减还可能受到物体表面反射、折射和散射等因素的影响。
对于不同的天线位置,近场的衰减特性也会有所不同。一般来说,当天线位于地面或其他大平面表面上时,电磁波的传播会受到更多的散射和吸收影响,导致衰减更加显著。而当天线位于高空或远离其他大平面表面时,电磁波的传播可能会受到更少的散射和吸收影响,从而衰减相对较弱。
图1 近场范围内电磁波的衰减与频率正相关
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