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Polarização das ondas eletromagnéticas

Figura 1: Antenas do radar de orientação de mísseis russo S-75 „Volkhov“.

Antenas do radar de orientação de mísseis russo S-75 „Volkhov“

Figura 1: Antenas do radar de orientação de mísseis russo S-75 „Volkhov“.

Polarização das ondas eletromagnéticas

A polarização é uma propriedade das ondas transversais que se refere à orientação geométrica das oscilações da onda correspondente. No campo eletromagnético irradiado por uma antena, as linhas de força do campo elétrico são perpendiculares ao campo magnético. Ambos os componentes de campo dependem da posição da antena em relação à superfície da terra. A direção do componente do campo elétrico de uma onda eletromagnética é usada para determinar a direção de polarização da radiação. É feita uma distinção entre a polarização linear e circular.

Figura 2: Campo elétrico polarizado verticalmente linearmente (azul) e campo polarizado horizontalmente linearmente (vermelho)

Em um campo eletromagnético verticalmente polarizado, as linhas do campo elétrico são perpendiculares à superfície da terra.

Figura 2: Campo elétrico polarizado verticalmente linear

Com um campo eletromagnético horizontalmente polarizado, as linhas do campo elétrico são paralelas à superfície da terra.

Figura 3: Campo elétrico polarizado horizontalmente linearmente

Polarização linear

Com a polarização linear, as linhas de campo encontram-se constantemente em um plano. Duas outras formas principais de polarização podem ser derivadas da polarização linear:

A antena receptora deve ser polarizada da mesma maneira, ou seja, mecanicamente alinhada da mesma maneira, que a antena transmissora.

Figura 3: Antenas de busca do radar de orientação de mísseis S-125 „Newa“.

Imagem das antenas do radar de orientação de mísseis do complexo S-125

Figura 4: Antenas de busca do radar de orientação de mísseis S-125 „Newa“.

Naturalmente, a polarização linear também pode assumir todas as outras direções no espaço. Além da vertical e horizontal, somente as posições 45° são especialmente designadas:

Polarização circular

Com polarização circular, o vetor de força de campo gira no sentido horário ou anti-horário perpendicularmente à direção de propagação Z (polarização circular direita e polarização circular esquerda). A polarização circular é criada por duas antenas lineares polarizadas alimentadas a 90° fora de fase e simultaneamente giradas mecanicamente a 90°. Se as amplitudes de dois desses componentes lineares não forem iguais, resulta uma polarização elíptica.

Figura 4: Formação de polarização circular

Polarização circular: dois dipolos verticais um em cima do outro são alimentados com uma diferença de fase de 90°. O campo resultante é polarizado de forma circular.

Figura 5: Formação de polarização circular
aqui está uma animação (50 kByte) sobre isso

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Para uma ótima recepção, devem ser utilizadas antenas com a mesma polarização. Se uma antena mal polarizada for utilizada, ocorrem perdas consideráveis, na prática entre 20 e 30 dB. Devido a este fato, é possível suprimir tanto a interferência atmosférica quanto certas interferências eletrônicas, alterando deliberadamente a polarização. Na prática, por exemplo, o radar de controle de tráfego aéreo gosta de mudar para a polarização circular quando ocorre uma forte desordem meteorológica.

Despolarização

O estado de polarização da onda eletromagnética pode mudar devido ao comportamento de reflexão de objetos e irregularidades na atmosfera, especialmente na ionosfera. No radar, a despolarização é entendida como uma torção da direção da polarização. Na óptica, entende-se por despolarização uma redução no grau de polarização de uma onda parcialmente polarizada durante a dispersão. Como também pode acontecer, por exemplo, que a onda parcialmente polarizada seja completamente polarizada após reflexão ou dispersão, a despolarização assumiria aqui valores negativos.

Sob condições de coerência ideal, as partes individuais polarizadas de forma diferente de uma onda se sobrepõem novamente para formar uma onda coerente com uma nova direção de polarização. Neste caso, a despolarização é medida como uma rotação do ângulo de polarização. Estes efeitos produzem fenômenos de atenuação chamados de desvanecimento da polarização. Se as ondas eletromagnéticas tiverem que passar por fortes campos de chuva, a orientação do plano de polarização pode mudar completamente.

Assim como as ondas polarizadas se sobrepõem de forma diferente, elas também podem ser divididas em duas partes polarizadas cruzadas (ou seja, em ângulos retos uma à outra) novamente quando são recebidas. A direção original da polarização pode então ser determinada usando cálculo vetorial. Na prática, radares meteorológicos com polarização dupla podem não somente usar dois planos de polarização cruzada simultaneamente, mas também receber sinais de eco de polarização cruzada ao transmitir com polarização única. As seguintes abreviações são freqüentemente usadas para distinguir entre diferentes canais de recepção: