Polarisation
Bild 1: Raketenleitradar S 75 „Wolchow“
Bild 1: Antennen des Raketenleitradars S 75 „Wolchow”
Polarisation
Die Polarisation ist eine Eigenschaft von Transversalwellen, die sich auf die geometrische Ausrichtung der Schwingungen der entsprechenden Welle bezieht. 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)
Lineare Polarisation
Bei einer linearen Polarisation liegen die Feldlinien zeitlich konstant in einer Richtung. Aus der linearen Polarisation lassen sich zwei weitere Hauptformen ableiten:
- Die vertikale Polarisation mit senkrecht zur Erdoberfläche verlaufendem elektrischen Feld.
- Die horizontale Polarisation mit parallel zur Erdoberfläche verlaufendem elektrischen Feld.
(Beispiel: Suchantennen vom FLA-Rak-Komplex S 75 „Wolchow“ Nato-Code:„SA-2“)
Die Empfangsantenne muss genauso polarisiert, also mechanisch genauso ausgerichtet sein, wie die Sendeantenne.
Bild 3: Suchantennen vom FLA-Rak-Komplex S 125 „Newa“
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:
- schräg +45° und
- schräg -45°
(Beispiel: Antennen vom FLA-Rak-Komplex S 125 „Newa“ Nato-Code: „SA-3M“)
Zirkulare Polarisation
Bei der zirkularen Polarisation rotiert der Feldstärkevektor rechts- oder linksdrehend senkrecht zur Ausbreitungsrichtung Z (rechtsdrehende-/linksdrehende zirkulare Polarisation). Eine zirkulare Polarisation entsteht durch zwei um 90° phasenverschoben gespeiste und gleichzeitig um 90° mechanisch verdrehte linear polarisierte Antennen. Sind die Amplituden zweier solcher linearer Komponenten nicht gleich groß, entsteht eine elliptische Polarisation.
Bild 4: Entstehung der zirkularen Polarisation
Bild 5: Entstehung der zirkularen Polarisation
hier noch eine
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. im Flugsicherungradar beim Auftreten von starkem Wetterclutter gern auf eine zirkulare Polarisation umgeschaltet.
Depolarisation
Durch das Reflexionsverhalten von Gegenständen und Unregelmäßigkeiten in der Atmosphäre, insbesondere der Ionosphäre, kann sich der Polarisationszustand der elektromagnetischen Welle ändern. Bei Radar versteht man unter Depolarisation eine Verdrehung der Polarisationsrichtung. In der Optik versteht man unter Depolarisation eine Verringerung 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 Polarisationsebene komplett ändern.
So wie sich unterschiedlich polarisierte Wellen überlagern, können sie auch beim Empfang wieder in zwei kreuzpolarisierte (das heißt rechtwinklig aufeinander stehende) Anteile zerlegt werden. Die ursprüngliche Polarisationsrichtung kann dann mit der Vektorrechnung bestimmt werden. In der Praxis können Wetterradargeräte mit dualer Polarisation 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:
- HH - für horizontal polarisiertes Senden und horizontal polarisierten Empfang,
- VV - für vertikal polarisiertes Senden und vertikal polarisierten Empfang,
- HV - für horizontal polarisiertes Senden und vertikal polarisierten Empfang und
- VH - für vertikal polarisiertes Senden und horizontal polarisierten Empfang.