¿A qué distancia está el Campo Lejano?

Imagina que te dicen que estás a una distancia determinada de una antena y te preguntan: ¿Estás lo suficientemente lejos como para considerar que estás en campo lejano?  En este caso, la respuesta sería: depende. Y de eso va esta entrada, inspirada en un par de referencias que encontré el otro día en mi directorio de recursos… (sí, reconozco que cuando me aburro, a veces  me da por rebuscar en “mi directorio de recursos”, una especie de cajón de sastre donde voy metiendo todo aquello que encuentro interesante en la red, y que está permanentemente en un estado de “ya lo organizaré mañana”).

Definir la frontera en la que podamos considerar que nos encontramos lo suficientemente alejados de una antena como para decir que estamos en la región de campo lejano no es tan directo. Por decirlo de una manera simple, dependerá básicamente de nuestra aplicación concreta. Por ejemplo, para alguien que esté determinando el campo lejano para aplicaciones de compatibilidad electromagnética, empleará una ecuación como la siguiente:

Latex formula

Sin embargo, para un ingeniero de antenas, esta distancia será:

Latex formula

Donde D es la apertura máxima de la antena (si es una antena parabólica, D sería el diámetro).

Ahora bien, surge la pregunta: ¿Por qué tanta diferencia en esas  expresiones? Sin entrar en el  detalle matemático, que puedes consultar en las referencias, la respuesta es que ambas expresiones han sido obtenidas usando criterios diferentes para definir la frontera.

En la primera de ellas, la fórmula se ha determinado calculando la distancia para la cual la impedancia de la onda que se propaga se hace aproximadamente constante (377Ω). Esto es importante para el diseño de apantallados electromagnéticos, pues la relación entre la impedancia del material y la del campo que se propaga, determina cuánta protección proporciona dicho material.

Sin embargo, en la segunda expresión, se ha tenido en cuenta la diferencia de fase producida en la antena por un frente de onda que no es “plano” en relación a las dimensiones de dicha antena. En este caso, para aplicaciones en las que se necesite que esa diferencia de fase sea mínima, la expresión que relaciona la longitud de onda con las dimensiones máximas de la antena, es la apropiada.

En la siguiente figura, extraída de [2], se puede ver el efecto de las diferentes regiones sobre el diagrama de radiación de la antena.Campo Lejano

En esa ilustración podemos distinguir las tres zonas en las que normalmente se modela el concepto de campo cercano/lejano. Así, por ejemplo, podemos hablar de campo cercano reactivo, campo cercano radiante y campo lejano. La principal diferencia entre las dos primeras zonas y la tercera es que, cuando estamos en campo lejano, el diagrama de radiación es independiente de la distancia a la que estemos de la antena.

En la siguiente tabla hay algunas expresiones usadas para definir la frontera:

 

EXPRESIÓNOBSERVACIONES
5λ/2πPara aplicaciones de compatibilidad electromagnética
Cuando las dimensiones de la antena no son mucho mayores que la longitud de onda
λ/2πUsando el criterio de Rayleigh. Para antenas cuyas dimensiones son mucho menores que la longitud de onda
2D2Para antenas cuyas dimensiones sean mucho mayores que la longitud de onda. Usada comúnmente para antenas de apertura
50D2Usada para antenas de alta precisión

Para terminar, te dejo este enlace, donde podrás calcular a qué distancia se encuentra el campo lejano, usando la expresión 2D2/λ.


Foto de portada: “Anechoic Chamber” por Jonathan Haeber licencia bajo CC BY-NC 2.0 / Rotada de la original


 

REFERENCIAS:

[1] Charles Capps, Near field or far field?, Delphi Automotive Systems
[2] Nearfield Systems Inc., Near-field vs Far-field

2 Comments

  1. Muy aclaratorio y conciso. Muchas gracias por este artículo.

  2. Muchas gracias por el comentario Javier 😉

Comments have been disabled.

Estoy por la red…