www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Propagacja fali elektromagnetycznej

Strefa Fresnela

Rysunek 1: Strefa Fresnela dla komunikacji radiowej

Rysunek 1: Strefa Fresnela dla komunikacji radiowej

Strefa Fresnela

Gdy fala elektromagnetyczna rozchodzi się między dwoma punktami, między którymi odległość jest znacznie większa niż długość fali, jej energia koncentruje się w pewnym obszarze przestrzeni wokół linii prostej łączącej te punkty. W zależności od fazy fali w punktach położonych w różnych odległościach od linii prostej można zbudować wiele takich obszarów. Obszary te, zwane strefami Fresnela, stanowią zbiór koncentrycznych elipsoid obrotowych, których bieguny są punktami, pomiędzy którymi rozchodzi się fala. Praktycznie cała energia fali jest skoncentrowana w pierwszych kilku strefach Fresnela. Dla przybliżonych praktycznych obliczeń i szacunków w wielu przypadkach uwzględnia się tylko pierwszą strefę Fresnela.

Wielkość pierwszej strefy Fresnela jest określona przez odległość d między punktami emisji i odbioru oraz długość fali λ. Wielkość półosi b elipsy można wyznaczyć ze wzoru:

(1)

Z energetycznego punktu widzenia, dla płynnego rozchodzenia się fali elektromagnetycznej między dwoma punktami w pierwszej strefie Fresnela, nie mogą istnieć żadne przeszkody, przynajmniej o rozmiarach współmiernych do długości fali. Obecność takich przeszkód spowoduje powstanie fal odbitych, które oddziałując z falą bezpośrednią w miejscu obserwacji, mogą spowodować osłabienie fali.

Strefa Fresnela dla radaru

Rysunek 2: Strefa Fresnela dla radaru

Strefa Fresnela dla radaru

W przypadku systemów radarowych, przy konstruowaniu strefy Fresnela, oprócz wartości wymienionych powyżej, należy również uwzględnić obrót anteny. Jeżeli parametry strefy Fresnela są takie, że dotyka ona powierzchni gruntu, to na tej powierzchni pojawia się pasmo pierścieniowe. Wymiar poprzeczny pasma określa się z warunku, że fazy fal na początku i na końcu pasma różnią się o 180°. Takie pasma nazywane są też czasem strefami Fresnela. Obecność nierówności powierzchni w strefie Fresnela wpływa na kształtowanie się wzoru anteny radarowej, natężenie fali w punkcie docelowym, a tym samym na moc odbieranego sygnału echa. W przybliżeniu wielkość strefy Fresnela na powierzchni ziemi wokół radaru można obliczyć ze wzorów:

(2)

  • h = wysokość anteny nad ziemią
  • λ = długość fali nadajnika