campo cercano

El campo cercano es la región electromagnética que rodea inmediatamente una antena o un elemento radiante, extendiéndose aproximadamente hasta media longitud de onda desde la fuente, aunque se define con mayor precisión por la radiosfera (el límite a una distancia r = λ/2π, donde λ es la longitud de onda). En esta zona, los campos eléctrico y magnético aún no tienen la relación simple de onda plana que caracteriza la radiación de campo lejano. La energía oscila entre la fuente y el espacio circundante en lugar de propagarse limpiamente hacia afuera.

El campo cercano domina cuando una antena es eléctricamente pequeña, lo que significa que su tamaño físico es mucho menor que la longitud de onda en la que opera. Una pequeña antena de bucle a 1 MHz (longitud de onda de 300 metros) exhibe un comportamiento pronunciado de campo cercano dentro de decenas de metros. Por el contrario, una gran antena parabólica a la misma frecuencia opera principalmente en el campo lejano. La transición es gradual, no brusca, y la distancia de Fraunhofer (el inicio del comportamiento confiable de campo lejano) a menudo se encuentra mucho más allá de la radiosfera misma.

Consecuencias prácticas y desafíos de medición

El comportamiento del campo cercano crea problemas de medición. La ganancia, el patrón y la eficiencia de la antena no se pueden caracterizar utilizando métodos convencionales de campo lejano cuando la antena de medición se encuentra en el campo cercano del dispositivo bajo prueba. Los rangos de antena de campo cercano utilizan geometrías de escaneo planas, cilíndricas o esféricas para mapear la compleja distribución del campo, luego aplican transformaciones numéricas para inferir el rendimiento del campo lejano. Estas mediciones son lentas y costosas, pero esenciales para antenas compactas y sistemas de RF altamente integrados.

El acoplamiento reactivo entre antenas muy próximas es un efecto de campo cercano. Dos antenas separadas por menos de una longitud de onda pueden intercambiar energía a través de acoplamiento magnético o eléctrico, degradando el aislamiento y sesgando los patrones de radiación. Los sistemas MIMO y los arreglos en fase deben tener en cuenta el acoplamiento mutuo en el campo cercano, donde el espaciado de los elementos (a menudo media longitud de onda) los coloca directamente en la región reactiva del otro.

El término surge de la estructura del campo en sí: cerca de la fuente, los componentes del campo eléctrico y magnético no son perpendiculares a la dirección radial y no decaen uniformemente con la distancia. Lejos de la fuente, los campos se vuelven transversales y disminuyen como 1/r, como la radiación verdadera. El límite entre estos regímenes es difuso, por lo que los estándares invocan la radiosfera como una línea divisoria práctica, aunque el comportamiento en el mundo real depende del tipo de antena, la frecuencia y la precisión de la aplicación.