Fundamentos Radar

Polarización de las ondas electromagnéticas

La polarización es una propiedad de las ondas transversales que se refiere a la orientación geométrica de las oscilaciones de la onda correspondiente. En el campo electromagnético radiado por una antena, las líneas de fuerza del campo eléctrico son perpendiculares al campo magnético. Ambos componentes del campo dependen de la posición de la antena con respecto a la superficie terrestre. La dirección de la componente del campo eléctrico de una onda electromagnética se utiliza para determinar la dirección de polarización de la radiación. Se distingue entre polarización lineal y circular.

Figura 2: Campo polarizado verticalmente de forma lineal

Figura 2: Campo polarizado verticalmente de forma lineal

Figura 3: Campo polarizado linealmente de forma horizontal

Polarización lineal

Con la polarización lineal, las líneas de campo se sitúan constantemente en un plano. De la polarización lineal pueden derivarse otras dos formas principales de polarización:

• Polarización vertical con el campo eléctrico perpendicular a la superficie terrestre.
• Polarización horizontal con un campo eléctrico paralelo a la superficie terrestre.
  
  (Ejemplo: Antenas de búsqueda del radar de guiado de misiles S-75 „Volchow“, código OTAN: „SA-2“)

La antena receptora debe estar polarizada de la misma manera, es decir, alineada mecánicamente de la misma manera, que la antena transmisora.

Figura 4: Antenas del radar de guiado de misiles del complejo S-125 „Newa”

Figura 4: Antenas del radar de guiado de misiles del complejo S-125 „Newa”

Por supuesto, la polarización lineal también puede asumir todas las demás direcciones en el espacio. Además de la vertical y la horizontal, sólo se designan especialmente las posiciones de 45°:

• oblicua +45° y
• oblicua -45°
  
  (Ejemplo: antenas del radar de guiado de misiles S 125 „Newa“, código OTAN: „SA-3M“)

Polarización circular

Con la polarización circular, el vector de intensidad de campo gira en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario a la dirección de propagación Z (polarización circular en el sentido de las agujas del reloj/antihorario). La polarización circular se crea mediante dos antenas de polarización lineal alimentadas 90° fuera de fase y giradas mecánicamente 90° de forma simultánea. Si las amplitudes de dos de estas componentes lineales no son iguales, se produce una polarización elíptica.

Figura 4: Formación de la polarización circular

Figura 5: Formación de la polarización circular
aquí hay una animación (50 kByte) al respecto

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Para una recepción óptima, deben utilizarse antenas con la misma polarización. Si se utiliza una antena mal polarizada, se producen pérdidas considerables, en la práctica entre 20 y 30 dB. Debido a este hecho, es posible suprimir tanto las interferencias atmosféricas como ciertas interferencias electrónicas cambiando deliberadamente la polarización. En la práctica, por ejemplo, a los radares de control del tráfico aéreo les gusta cambiar a la polarización circular cuando se producen fuertes desórdenes meteorológicos.

Despolarización

El estado de polarización de la onda electromagnética puede cambiar debido al comportamiento de reflexión de los objetos y a las irregularidades de la atmósfera, especialmente la ionosfera. En el radar, la despolarización se entiende como un giro de la dirección de polarización. En óptica, se entiende por despolarización la reducción del grado de polarización de una onda parcialmente polarizada durante la dispersión. Dado que también puede ocurrir, por ejemplo, que la onda parcialmente polarizada se polarice por completo tras la reflexión o la dispersión, la despolarización tomaría aquí valores negativos.

En condiciones de coherencia ideal, las partes individuales de una onda con polarización diferente se superponen de nuevo para formar una onda coherente con una nueva dirección de polarización. En este caso, la despolarización se mide como una rotación del ángulo de polarización. Estos efectos producen fenómenos de atenuación denominados desvanecimiento de la polarización. Si las ondas electromagnéticas tienen que atravesar fuertes campos de lluvia, la orientación del plano de polarización puede cambiar completamente.

Al igual que las ondas de polarización diferente se superponen, también pueden dividirse en dos partes de polarización cruzada (es decir, en ángulo recto) cuando se reciben. La dirección original de la polarización puede entonces determinarse mediante el cálculo vectorial. En la práctica, los radares meteorológicos con doble polarización no sólo pueden utilizar simultáneamente dos planos de polarización cruzada, sino que también reciben señales de eco cruzadas cuando transmiten con una sola polarización. Las siguientes abreviaturas se utilizan a menudo para distinguir entre los diferentes canales de recepción:

• HH: para la transmisión con polarización horizontal y la recepción con polarización horizontal,
• VV: para la transmisión con polarización vertical y la recepción con polarización vertical,
• HV: para la transmisión con polarización horizontal y la recepción con polarización vertical, y
• VH: para la transmisión con polarización vertical y la recepción con polarización horizontal.