www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Polarizarea undelor electromagnetice

Antennae of the „Fan Song E” fire-control radar for SA-2 „Guideline” (click to expand: 425·338px = 32 kByte)

Figura 1: Radarul de dirijare rachete S 75 „Fan Song E”
Sursa imaginii: www.pvo.guns.ru

Câmpul electromagnetic radiat de o antenă este compus din câmp electric şi câmp magnetic. Liniile celor două câmpuri sunt perpendiculare între ele. Polarizarea este definită ca orientarea liniilor de câmp electric. Există mai multe tipuri de polarizare, cele mai importante fiind cea liniară şi cea circulară. Tipul de polarizare depinde de antena de emisie care a generat unda respectivă.

Figura 2: Câmpul electric al undei polarizate liniar vertical

Figura 2: Câmpul electric al undei polarizate liniar vertical

Figura 3: Câmpul electric al undei polarizate liniar orizontal

Polarizarea liniară

Polarizarea liniară este cea în care liniile de câmp electric sunt dispuse într-un singur plan. În practică sunt folosite în principal două tipuri de polarizare liniară:

Un alt caz de polarizare liniară este cel al polarizării oblice sau înclinate, cele mai întâlnite fiind cele la + 45° şi - 45°. (Exemplu: antena de dirijare a complexului de rachete S 125 „Neva”, cod NATO: „SA-3M”).

Antennae of the „Low Blow” fire-control radar for SA-3 „Goa” (click to expand: 425·278px = 25 kByte)

Figura 4: Antena radarului de urmărire din complexul de rachete S 125 „Neva”
Sursa imaginii: www.pvo.guns.ru

Undele polarizate liniar sunt generate de antene simple, cum ar fi antena dipol. O antenă va recepţiona cantitatea maximă de energie când are aceeaşi polarizare cu a undei respective, altfel spus cu a antenei de emisie care a produs unda. În caz contrar semnalul va fi recepţionat cu pierderi importante sau chiar deloc.

În sistemele radar de supraveghere cea mai utilizată în condiţii normale este polarizarea orizontală, mai ales când terenul din apropierea radarului este variat, inclusiv cu copaci şi clădiri la orizont. Polarizarea verticală este folosită în general când radarul se află în vecinătatea unei suprafeţe mari de apă, iar antena este dispusă la o înălţime mică faţă de suprafaţa apei, pentru a reduce efectele propagării pe căi multiple.

Polarizarea circulară
Arising of circular polarization

Figure 5: Evolution of circular polarization.

Arising of circular polarization

Figura 5: Formarea polarizării circulare. Animaţie (50 kB).

Polarizarea circulară este aceea în care vârful vectorului câmp electric descrie un cerc. O rotaţie completă corespunde unei perioade a undei electromagnetice. Polarizarea circulară se obţine în cazul în care câmpul electric are componente în ambele planuri, vertical şi orizontal, ambele componente având aceeaşi amplitudine, iar între ele există un defazaj de 90°. Producerea polarizării circulare se poate realiza utilizând două antene, una polarizată orizontal, iar cealaltă vertical, şi introducând un defazaj de 90° între semnalele radiate cu cele două antene. Amplitudinea celor două semnale este egală. În cazul în care amplitudinile componentelor din cele două planuri sunt diferite se obţine o polarizare eliptică.

Pentru a asigura o recepţie maximă a semnalelor, antena de recepţie trebuie să aibă aceeaşi polarizare cu cea de emisie. În caz contrar, semnalul este recepţionat cu pierderi importante, de ordinul a 20 la 30 dB.

Polarizarea circulară poate fi cu rotire spre stânga sau spre dreapta. Undele polarizate circular îşi schimbă sensul de rotaţie în urma reflexiei de la picăturile de ploaie sferice. La recepţie, antena elimină undele cu sensul de polarizare opus, reducând astfel recepţia reflexiilor de la precipitaţii. Undele reflectate de la ţinte cu formă complexă, cum sunt avioanele, vor avea atât componente cu sens schimbat, cât şi componente cu acelaşi sens. Primele vor fi eliminate, iar cele din urmă vor fi recepţionate, asigurând astfel detecţia ţintei respective.

Astfel, polarizarea circulară poate fi folosită în radiolocaţie pentru detecţia ţintelor pe fondul reflexiilor de la picăturile de ploaie. În astfel de situaţii se realizează trecerea radarului pe polarizare circulară, reflexiile de la picăturile de ploaie fiind eliminate. Odată cu ele însă se pierde şi o parte din semnalul ecou, ceea ce are ca efect negativ reducerea distanţei de descoperire.

Depolarizarea

Tipul de polarizare al unei unde se poate modifica în urma reflexiei de la ţinte sau de la alte obiecte, inclusiv particulele atmosferice. Depolarizarea caracterizează modificarea orientării vectorului câmp electric în urma reflexiei. Gradul de depolarizare poate fi determinat în urma unei analize vectoriale, mai precis măsurând componentele recepţionate în cele două planuri, orizontal şi vertical.

Radarele cu multiplă polarizare pot emite şi recepţiona simultan pe mai multe tipuri de polarizare. Radarele meteo polarimetrice pot emite şi recepţiona simultan pe polarizare orizontală şi verticală. În plus, acestea pot emite doar pe o singură polarizare şi recepţiona pe ambele tipuri. Pentru a descrie modul de lucru se utilizează uneori următoarele abrevieri: