Draft:Campo próximo

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Clarification activity	Antenas, Radiación y propagación
Author(s)	Sunil Quintero Hernandez
Creation date	23 dic 2025
Status	🟢 Necesita mejoras
Reviews	Rev.1

Observaciones de revisión: Este artículo requiere las mejoras indicadas a continuación: Integración conceptual: Construir la clarificación apoyándose explícitamente en otros artículos ya existentes de glossaLAB (p. ej., antena, diagrama de radiación, directividad), reforzando la coherencia conceptual del conjunto. Fundamentación teórica: Diferenciar con claridad el campo próximo y el campo radiado a partir de las ecuaciones de radiación (potenciales y campos retardados) y de la aproximación exp(jkR). Citación en texto: Introducir las fuentes mediante citas integradas en el cuerpo del texto como parte de la estructura de coherencia, y no únicamente como listado final de referencias. Revisión del ejemplo: Reformular el ejemplo propuesto, ya que carece de utilidad práctica y rigor conceptual, sustituyéndolo por un planteamiento funcional que permita determinar los límites de las distintas regiones en función del tamaño de la antena y la longitud de onda (o la frecuencia).

Definición

Se denomina campo próximo de una antena o fuente radiadora a la región del espacio situada en sus inmediaciones, en la que la distribución de los campos eléctricos y magnéticos es compleja y no se comporta aún como una onda plana. En esta zona:

la relación entre E y H no es la de una onda plana pura,
los campos pueden presentar componentes que decaen rápidamente con la distancia,
el diagrama de radiación todavía depende de la distancia al origen.

El campo próximo contrasta con el campo lejano, donde los frentes de onda pueden aproximarse como planos, la dependencia espacial es aproximadamente 1/r y el diagrama de radiación deja de depender de la distancia.

Subregiones del campo próximo

En antenas y propagación suele distinguirse entre dos subregiones dentro del campo próximo:

Campo próximo reactivo
- Es la zona más inmediata a la antena.
- Predominan los campos almacenados (energía eléctrica y magnética que oscila cerca de la estructura).
- Las amplitudes de ciertas componentes de los campos pueden decrecer aproximadamente como 1/r³ o 1/r².
- La energía asociada a estos campos no se radia al infinito, sino que se intercambia continuamente con la antena.
Campo próximo radiactivo o región de Fresnel
- Zona intermedia entre el campo reactivo y el campo lejano.
- Existen ya componentes radiadas significativas, pero el frente de onda todavía no puede considerarse plano y el patrón angular depende de la distancia.
- En antenas de apertura o de tamaño eléctrico grande, esta región es importante para analizar cómo evoluciona el patrón antes de llegar al campo lejano.

Las fronteras entre estas regiones no son absolutamente rígidas, pero para una antena de dimensión máxima D y longitud de onda λ se suelen utilizar criterios aproximados como:

Límite superior del campo reactivo: r ≲ 0,62 (D³/λ)^1/2.
Comienzo del campo lejano (región de Fraunhofer): r ≳ 2D² / λ.

Entre ambos valores se encuentra el campo próximo radiativo.

Importancia en telecomunicaciones

La distinción entre campo próximo y campo lejano es fundamental para:

Especificar condiciones de medida de diagramas de radiación y ganancia (las medidas deben realizarse en campo lejano).
Diseñar antenas de proximidad (NFC, RFID, acoplos inductivos o capacitivos), que explotan precisamente el campo reactivo.
Evaluar la interacción de la antena con estructuras cercanas (carcasas, chasis, el propio cuerpo humano), que alteran fuertemente el campo próximo y, por tanto, las prestaciones globales del sistema radiado.

Código MATLAB ilustrativo (campo próximo vs. lejano)

El siguiente script no es un modelo exacto de una antena concreta, sino una representación cualitativa de cómo pueden comportarse diferentes contribuciones de los campos (1/r³, 1/r² y 1/r) en función de la distancia al origen.

% Campo proximo y campo lejano: modelo cualitativo
% Representa contribuciones que decrecen como 1/r^3, 1/r^2 y 1/r

clear; clc;

% Distancia normalizada (en múltiplos de lambda, por ejemplo)
r = linspace(0.1, 5, 1000);   % evitamos r = 0

% Componentes cualitativas
E_reactivo   = 1 ./ r.^3;     % componente muy localizada (campo cercano reactivo)
E_inductivo  = 1 ./ r.^2;     % componente intermedia
E_radiativo  = 1 ./ r;        % componente radiada dominante en campo lejano

% Normalizamos todas al valor maximo para compararlas
E_reactivo  = E_reactivo  / max(E_reactivo);
E_inductivo = E_inductivo / max(E_inductivo);
E_radiativo = E_radiativo / max(E_radiativo);

figure;
plot(r, E_reactivo, 'LineWidth', 1.2); hold on;
plot(r, E_inductivo, 'LineWidth', 1.2);
plot(r, E_radiativo, 'LineWidth', 1.2);
hold off;

xlabel('Distancia normalizada (r)');
ylabel('Amplitud normalizada');
grid on;
legend('Componente 1/r^3 (reactiva)', ...
       'Componente 1/r^2 (intermedia)', ...
       'Componente 1/r (radiada)', ...
       'Location', 'northeast');
title('Comportamiento cualitativo de los campos en campo próximo y lejano');

Referencias Bibliográficas

Balanis, C. A. (2016). Antenna theory: Analysis and design (4th ed.). Wiley.
Cardama Aznar, A., Jofre Roca, L., Rius Casals, J. M., Romeu Robert, J., & Blanch Boris, S. (2002). Antenas (2.ª ed.). Universitat Politècnica de Catalunya.
Kraus, J. D., & Marhefka, R. J. (2002). Antennas: For all applications (3rd ed.). McGraw-Hill.

Sierra Castañer, M., de Haro Ariet, L., & Besada Sanmartín, J. L. (2004). Radiación y propagación. Fundación Rogelio Segovia para el Desarrollo de las Telecomunicaciones.