Esta es una pregunta, de un radioaficionado, que debería tener una respuesta directa: pero no puedo encontrar una en la Web.
¿Existe una explicación robusta pero simple, que no necesite matemática avanzada, en cuanto a por qué la intensidad de campo en el campo lejano cae como \ $ 1 / r \ $ y no \ $ 1 / r ^ 2 \ $?
Imagina una antena transmisora como una bombilla. Se puede pensar que toda la potencia emitida por la bombilla golpea una esfera a cualquier distancia en particular. El área de superficie de esa esfera crece con el cuadrado de la distancia, hasta que la iluminación que golpea un trozo de papel en esa esfera disminuye con 1 / r 2 .
Sin embargo, eso era poder . La intensidad de campo es como el voltaje en que la potencia es el cuadrado de la intensidad de campo. Si el cuadrado de la intensidad de campo se cae con 1 / r 2 , entonces la propia intensidad de campo debe disminuir con 1 / r.
Si tiene una antena isotrópica, expulsa la energía por igual en todas las direcciones y esto significa que, a una distancia arbitraria de "R", toda la energía viaja a través de una esfera de radio "R". Se dice que una antena receptora tiene un "área efectiva" (o apertura) que recoge una fracción de la potencia transmitida. Con el doble de "R", el área de superficie de la esfera es 4 veces más grande que la potencia recibida en la misma antena. El área de superficie de una esfera es \ $ 4 \ pi R ^ 2 \ $
Por lo tanto, la potencia se reduce con la distancia al cuadrado. Los dos campos asociados con la potencia EM son los campos eléctrico y magnético. Estos se combinan para producir "poder" de acuerdo con su producto matemático y, si uno se reduce a la mitad, también lo hace el otro. No hay compromiso en esto: el espacio libre tiene una resistencia a la radiación (al igual que el cable coaxial tiene una impedancia característica que es resistiva) y las ondas E y M están proporcionadas entre sí con una resistencia de 377 ohmios (consulte this artículo wiki).
Por lo tanto, una reducción a la mitad del campo E produce una reducción a la mitad del campo H (magnético) y, por lo tanto, una división de la potencia. Una división de potencia es cuando la distancia se duplica, por lo tanto, cuando la distancia se duplica, el campo E (o el campo H) reduce a la mitad la amplitud.
Todo lo que tiene que hacer es convencerse a sí mismo de que mi explicación de la reducción de poder con una duplicación de la distancia es auténtica. Aquí hay una imagen de un diagrama de radiación de antena real que podría ayudar: -
Laimagendearribaesparalaclásicaantenadipolo;eltercerdiagrama(c)muestra(comounaespeciededonaconunagujeromuypequeño),nivelesdeigualpotenciadistribuidosaciertadistancia.Amedidaqueaumentaladistancia,laformasiguesiendolamismaperolapotenciapormetrocuadradoenlasuperficiesereduceamedidaqueelcuadradodeladistanciadebidoaláreafísicadeladona.
Paraunaantenaparabólica,lamismaregla\$\frac{1}{d^2}\$seaplicaconunaexcepción.Sielplatoreceptoresmásgrandequeelplatotransmisor,puede"capturar" por completo toda la potencia transmitida si la distancia no es demasiado grande. La potencia recibida permanecerá teóricamente constante hasta este punto, entonces, como el área del lóbulo del transmisor comienza a caer fuera de la apertura efectiva del plato receptor, la potencia se reducirá según la distancia al cuadrado.
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