Campo cercano y lejano


El campo cercano y el campo lejano son regiones del campo electromagnético (EM) alrededor de un objeto, como una antena transmisora , o el resultado de la dispersión de la radiación de un objeto. Los comportamientos de campo cercano no radiativo dominan cerca de la antena o el objeto disperso, mientras que los comportamientos de campo lejano de radiación electromagnética dominan a distancias mayores.

La intensidad del campo E (eléctrico) y B (magnético) de campo lejano disminuye a medida que aumenta la distancia desde la fuente, lo que da como resultado una ley del cuadrado inverso para la intensidad de potencia radiada de la radiación electromagnética . Por el contrario, la intensidad del campo cercano E y B disminuyen más rápidamente con la distancia: el campo radiativo disminuye por la distancia inversa al cuadrado, el campo reactivo por una ley del cubo inverso, lo que resulta en una disminución de la potencia en las partes del campo eléctrico por un inversa de cuarta y sexta potencia, respectivamente. La rápida caída de potencia contenida en el campo cercano asegura que los efectos debidos al campo cercano esencialmente desaparezcan a unas pocas longitudes de onda de la parte radiante de la antena.

El campo lejano es la región en la que el campo actúa como radiación electromagnética "normal" . En esta región, está dominada por campos eléctricos o magnéticos con características de dipolo eléctrico . El campo cercano está gobernado por campos de tipo multipolar , que pueden considerarse como conjuntos de dipolos con una relación de fase fija . El límite entre las dos regiones está definido sólo vagamente y depende de la longitud de onda dominante ( λ ) emitida por la fuente y del tamaño del elemento radiante.

En la región de campo lejano de una antena, la potencia radiada disminuye con el cuadrado de la distancia y la absorción de la radiación no retroalimenta al transmisor. Sin embargo, en la región de campo cercano, la absorción de radiación afecta la carga del transmisor. La inducción magnética como se ve en un transformador puede verse como un ejemplo muy simple de este tipo de interacción electromagnética de campo cercano.

En la región de campo lejano, cada parte del campo EM (eléctrico y magnético) es "producido por" (o asociado con) un cambio en la otra parte, y la relación de las intensidades del campo eléctrico y magnético es simplemente la impedancia de onda . Sin embargo, en la región de campo cercano, los campos eléctrico y magnético pueden existir independientemente uno del otro, y un tipo de campo puede dominar al otro.

En una antena que funciona normalmente, las cargas positivas y negativas no tienen forma de salir y están separadas entre sí por la "señal" de excitación (un transmisor u otro potencial de excitación EM). Esto genera un dipolo eléctrico oscilante (o inverso), que afecta tanto al campo cercano como al campo lejano. En general, el propósito de las antenas es comunicarse de forma inalámbrica a largas distancias utilizando campos lejanos, y esta es su principal región de funcionamiento (sin embargo, existen ciertas antenas especializadas para la comunicación de campo cercano ).


Diferencias entre difracción de Fraunhofer y difracción de Fresnel
Campo cercano: este patrón de dipolo muestra un campo magnético en rojo. La energía potencial almacenada momentáneamente en este campo magnético es indicativa del campo cercano reactivo.
Campo lejano: el patrón de radiación puede extenderse al campo lejano, donde la energía reactiva almacenada no tiene una presencia significativa.
Regiones de campo de antena para antenas que son iguales o más cortas que la mitad de la longitud de onda de la radiación que emiten, como la antena de látigo de una radio de banda ciudadana o la antena de una torre de transmisión de radio AM.
Regiones de campo para antenas iguales o más cortas que la mitad de la longitud de onda de la radiación que emiten, como la antena de látigo de una radio de banda ciudadana o una torre de transmisión de radio AM.
Regiones de campo cercano y lejano para una antena mayor (diámetro o longitud D) que la longitud de onda de la radiación que emite, de modo que .mw-parser-output .frac {white-space: nowrap} .mw-parser-output. frac .num, .mw-parser-output .frac .den {tamaño de fuente: 80%; line-height: 0; vertical-align: super} .mw-parser-output .frac .den {vertical-align: sub } .mw-parser-output .sr-only {border: 0; clip: rect (0,0,0,0); height: 1px; margin: -1px; overflow: hidden; padding: 0; position: absolute; ancho: 1px} D⁄λ ≫ 1. Algunos ejemplos son las antenas de radar y otras antenas altamente direccionales.
Regiones de campo cercano y lejano para una antena mayor (diámetro o longitud D ) que la longitud de onda de la radiación que emite, de modo que Dλ ≫ 1 . Algunos ejemplos son las antenas parabólicas de radar, las antenas parabólicas, los radiotelescopios y otras antenas altamente direccionales.
Un " patrón de radiación " para una antena, que por definición muestra solo el campo lejano.