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Polarisation

Bild 1: Raketenleitradar S 75 „Wolchow”

Bild der Antennen des Raketenleitradars des Komplexes S-75
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Bild 1: Antennen des Raketenleitradars S 75 „Wolchow”
Bildquelle: www.pvo.guns.ru

Bei dem durch eine Antenne abgestrahlten elektromagnetischen Feld stehen die Kraftlinien des elektrischen Feldes senkrecht zu dem magnetischen Feld. Beide Feldkomponenten hängen von der Lage der Antenne bezogen zur Erdoberfläche ab. Die Richtung der elektrischen Feldkomponente einer elektromagnetischen Welle wird zur Bestimmung der Polarisationsrichtung der Abstrahlung herangezogen. Man unterscheidet zwischen einer linearen und einer zirkularen Polarisation.

Bild 2: vertikal linear polarisiertes Feld (blau) und horizontal linear polarisiertes Feld (rot)

vertikal linear polarisiertes Feld (click loupe-button to enlarge: 800·200px = 544 kByte !)

Bild 2: vertikal linear polarisiertes Feld

horizontal linear polarisiertes Feld (click loupe-button to enlarge: 800·200px = 544 kByte !)

Bild 3: horizontal linear polarisiertes Feld

Lineare Polarisation

Aus der linearen Polarisation lassen sich zwei weitere Hauptformen der Polarisation ableiten:

Die Empfangsantenne muss genauso polarisiert, also mechanisch genauso ausgerichtet sein, wie die Sendeantenne.


Bild 3: Suchantennen vom FLA-Rak-Komplex S 125 „Newa”

Bild der Antennen des Raketenleitradars des Komplexes S-125
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Bild 4: Suchantennen vom FLA-Rak-Komplex S 125 „Newa”
Bildquelle: www.pvo.guns.ru

Die lineare Polarisation kann natürlich auch alle anderen Richtungen im Raum einnehmen, wobei zusätzlich zu vertikal und horizontal nur noch die Lagen 45° besonders bezeichnet werden:

Zirkulare Polarisation

Bei der zirkularen Polarisation rotiert der Feldstärkevektor rechts- oder linksdrehend senkrecht zur Ausbreitungsrichtung Z (rechtsdrehende-/linksdrehende Zirkularpolarisation). Eine zirkulare Polarisation entsteht durch zwei um 90° phasenverschoben gespeiste und gleichzeitig um 90° versetzte linearpolarisierte Antennen. Sind die Amplituden zweier solcher Linearer Komponenten nicht gleich groß, entsteht eine elliptische Polarisation.

Bild 4: Entstehung der zirkularen Polarisation

zirkulare Polarisation: zwei senkrecht aufeinanderstehende Dipole werden mit 90° Phasenunterschied gespeist. Das entstehende Feld ist zirkulierend polarisiert.

Bild 5: Entstehung der zirkularen Polarisation
hier noch eine Empfehlung Animation (50 kByte) dazu

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Für einen optimalen Empfang müssen Antennen gleicher Polarisation verwendet werden. Wird eine falsch polarisierte Antenne eingesetzt, so entstehen erhebliche Verluste, in der Praxis zwischen 20 und 30 dB. Auf Grund dieser Tatsache kann man durch bewusste Änderung der Polarisation sowohl atmosphärische Störungen als auch bestimmte elektronische Störungen unterdrücken. In der Praxis wird z.B. beim Auftreten von starkem Wetterclutter dann gern auf eine zirkulare Polarisation umgeschaltet.

Depolarisation

Durch Unregelmäßigkeiten in der Atmosphäre, insbesondere der Ionosphäre und dem Reflexionsverhalten von Gegenständen kann sich der Polarisationszustand der elektromagnetischen Welle ändern. In der Optik versteht man unter Depolarisation eine Veringerung des Polarisationsgrades einer teilweise polarisierten Welle während der Streuung. Da es zum Beispiel auch vorkommen kann, dass die teilweise polarisierte Welle nach der Reflexion oder Streuung vollständig polarisiert ist, würde hier die Depolarisation negative Werte annehmen.

Unter den Bedingungen einer idealen Kohärenz überlagern sich einzelne unterschiedlich polarisierte Anteile einer Welle wieder zu einer kohärenten Welle mit einer neuen Polarisationsrichtung. In diesem Fall wird die Depolarisation als Drehung des Polarisationswinkels gemessen. Diese Effekte erzeugen Dämpfungserscheinungen, das sogenannte Polarisationsfading (–schwund). Wenn die elektromagnetischen Wellen starke Regenfelder durchdringen müssen, kann sich die Orientierung der Polarissationsebene komplett ändern.

So wie sich unterschiedlich polarisierte Wellen überlagern, können sie auch beim Empfang wieder in zwei kreuzpolarisierte (das heißt rechtwinklig aufeinanderstehende) Anteile zerlegt werden. Die ursprüngliche Polarisationsrichtung kann dann mit der Vektorrechnung bestimmt werden. In der Praxis können Wetterradargeräte mit Multipolarisation nicht nur zwei kreuzpolarisierte Polarisationsebenen gleichzeitig verwenden, sondern empfangen auch beim Senden mit einfacher polarisation kreuzpolarisierte Echosignale. Dabei werden zur Unterscheidung verschiedener Empfangskanäle oft folgende Kürzel verwendet: