距电感器一定距离的场强至关重要。如果电感器屏蔽良好，附近空间为零场，那么它就不会像天线一样工作。明显地。

那么，我们如何才能最大化电感器的远场并创建一个好的无线电天线呢？好吧，首先我们应该想知道所涉及的距离。在距电感器的特定距离处，磁场必须很强？答案：1/4 波长。这是一个有点“神奇”的值，它不属于行进的 EM 波与导电物体相互作用的物理特性。如果来自电感器的 1/4 波长的场是微不足道的，则电感器对该频率进行了电磁屏蔽。但是，如果该距离处的场很大，则电感器可以用作天线。

YT 动画：天线周围的场

为什么是 1/4 波长？以上是麻省理工学院 E&M 入门课程的 MPG 动画。仔细检查动画。交流电施加在中心的小线圈上，封闭的圆形场线团块作为 EM 波飞散。但是非常靠近线圈位置，场图没有向外飞散。取而代之的只是扩展和崩溃。靠近我们的线圈天​​线，该场类似于一个简单的电磁体。随着线圈电流的增加，它膨胀得更大，并向内塌陷当电流减小时。但是在离线圈很远的地方，图案的作用就大不相同了，它只是不断地向外移动。场的行为在哪里发生变化？在 0.25 波长距离处。在 1/4 波距离处，场线“颈缩”成瞬时沙漏形状，然后它们松脱并向外飞出，形成椭圆形闭合圆圈。

线圈 1/4 波距离内的空间体积称为近场区域，它表现出简单电感器的扩展/收缩场模式。在更远的地方，在远场地区，场仅表现为行进的 EM 辐射。

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保证场强在 1/4 波长处的最简单方法是构建一个电感器，其作用类似于偶极电磁铁。但是要制作一个磁极相距大约半波长的电磁体。给自己买一根 1/2 波长的铁氧体棒，然后用那根棒作为电感磁芯。更简单：只需将电感器缠绕成半径约为 1/4 波的环形线圈即可。

另一种在 1/4 波距离处使场强的方法是使用非常小的电感器，但将电感器的电流提高到更高的值。在这种情况下，即使是非常小的线圈也能发出大量的电磁辐射。但这带来了实际问题：由于电线加热，小线圈是低效的天线。如果您的大部分发射器功率都用于产生巨大的电流和天线热量，而不是发射 EM 波，那么您将耗尽您的电池（或从电力公司获得大笔账单）。如果这对您来说无关紧要在这种情况下，则不需要 1/4 波长塔。一个小的环形天线可以很好地工作，它可以远小于 1/2 波直径。

至于便携式调幅收音机及其相对较小的天线线圈，在这种情况下，我们使用 som 更“魔术”来增加线圈电流。如果将电感器用作并联 LC 谐振器的一部分，那么只要用小信号驱动它，谐振 LC 环路中的电流就会增长到非常高的值。它吸收传入的电磁波，线圈的电流逐渐增大。它的增长仅受线电阻的限制，如果电阻足够低，则仅受 EM 发射损失的限制。零电阻线圈在谐振时可以增加其周围的场，直到距电感器 1/4 波距离处的场强与传入的 EM 波的场强一样大。在这些条件下，微小的线圈表现“电大” 表现得像一个大约 1/2 波长直径的 EM 吸收器。（请注意，在 550KHz 的 AM 波段的低端，半波直径约为 900 英尺！）

与其他接收器不同，在 AM 波段便携式收音机中，有两个单独的调谐电容器：一个用于作为超外差接收器系统一部分的本地振荡器，另一个用于与铁氧体芯天线线圈并联。请注意，仅当环形天线的半径远小于 1/4 波长时，才需要 LC 谐振。传统的“电大”环形天线不需要这种电容器；它们的尺寸已经适合其工作波长，而添加调谐电容器只会让事情变得更糟。

这是对整个问题的另一种看法。

变压器不是一对环形天线！

例如，以 60Hz 运行的一英寸宽的空心变压器为例。当我们将次级线圈远离初级时，它们之间的感应连接迅速下降到零。发生这种情况是因为初级线圈周围的磁场模式与偶极磁铁的磁场模式相同......并且偶极子的磁通强度下降为 1/r^3。将初级-次级距离增加 1000 倍，次级线圈处的磁通量会弱 10 亿倍。

好的，现在增加驱动频率，但是使用恒流信号发生器来保持初级线圈的电流与以前相同。起初不会发生任何奇怪的事情。您的变压器在很宽的频率范围内工作方式相同。但在一些极高的频率下，突然出现了奇怪的新效果。初级线圈，一个纯电感器，突然似乎产生了一个内部电阻，能量开始丢失。然而线圈没有升温！能量正在以某种方式逃逸。突然，次级线圈接收到的通量值开始增加。你的两个线圈不再是变压器。它们变成了一对无线电天线：环形天线。您甚至会发现远处的电容器（成对的独立电极）现在已经开始从初级线圈拾取场。场图的强度不再下降为 1/r^3，而是更像一个光源，随着距离下降为 1/r^2。这一切发生的频率是多少？猜测！:)

附言

我看到麻省理工学院的 Belcher 博士已将这些原始 mpeg 移植到 Youtube 上。以下是基本无线电天线的三个视图：

• Near：简单的电感，领域扩大和缩小
• 介质：辐射电感，场剥离松散飞走
• 远：电磁波从天线向外流动

这就是当我们突然将带正电的髓球与带负电的髓球分开时会发生什么。

事实上，它可以是一个非常好的天线。只需看看晶体管收音机和 AM 波段接收器。在那些无处不在的消费品中，天线由一块具有非常高介电常数的低损耗铁氧体组成。这被包裹在许多安培*匝的非常细的铜线中。高介电常数为天线提供了一个有效的横截面积——由于介电常数——（如果我没记错的话）一平方英里左右，从而使天线的电气尺寸达到了它接收的波长的尺寸。

在技​​术方面，您可以认为天线与辐射坡印亭矢量的磁场部分相互作用。

当您制作传统电感器时，您试图将漏感降至最低。这样做时，你试图获得尽可能多的磁场来切断附近的电线匝。环形电感器特别擅长保持其自身的磁场。

“泄漏”部分是辐射到太空中的部分，没有被线圈捕获。就线圈而言，这被视为“损失”。当你制作天线时，你试图最大化这种泄漏，因为你希望它辐射到太空中。

您很可能想知道我们在 EMF 中使用的称为Reciprocity的条件。

大多数天线，就像最简单和最有用的天线之一一样，是电偶极子。因为系统既是线性的又是时不变的，你可以用大量的数学来证明用天线接收与发射是一样的。必须分析一些天线，因为使用天线源求解辐射方程并测量自由空间中的场比尝试相反的情况要容易得多。

上面我提到了线性的条件，使用磁芯的天线通常会有非线性行为，只要你保持在可接受的场强范围内，这通常不是问题，但这也意味着测量来自磁芯的辐射天线通常与接收强度无关。调谐网络的改进是您可能会在这两种情况下看到的改进，但是信任传输到电缆中的场测量的场很容易与相反的路径不匹配。

实际离开天线的场看起来如何？我将再次使用最简单的一种，电偶极子。

来自：http ://en.wikipedia.org/wiki/File:Felder_um_Dipol.jpg

因此，当您在自由空间中产生波时，它会无边界地传播。当电缆中有波时，它通常被束缚在导体之间。同轴电缆是有界TEM模式波导的一个例子。天线的工作是将波导中的波匹配并耦合到自由空间的阻抗并帮助其辐射。当您查看电偶极子时，您可以看到波正在耦合到这个结构中，当电线分开时，它将平滑地耦合到空间中。也就是说，至少是一种思考方式。

正如我所说的和展示的例子一样，我还特别提到了电偶极子。一个有趣的事情是环形天线是如何工作的。磁偶极子将具有与您看到的电偶极子相同的场模式，但将电场线与磁场线切换，反之亦然。问题是那里的弯曲磁场不会像半电偶极子那样大，要达到那个点是相当困难的。