www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Grondbeginselen

Veldsterkte

voortplantingsrichting

Figuur 1. Elektromagnetische veldvectoren

direction of propagation

Figuur 1. Elektromagnetische veldvectoren

Veldsterkte

Als er een wisselstroom in een geleider vloeit, ontstaat er een elektromagnetisch veld rond deze geleider. Indien de geleider open is en van stroom wordt voorzien door een generator, kan het elektromagnetische veld onder bepaalde voorwaarden (de zogenaamde emissievoorwaarden) van het uiteinde van de geleider weerkaatsen en zich in de vrije ruimte voortplanten als een elektromagnetische golf (zie het hoofdstuk „Radarantennes“).

Gezien het duale karakter van het elektromagnetische veld, is het noodzakelijk de elektrische sterkte en de magnetische sterkte ervan te kennen om de intensiteit ervan te beschrijven. Soms worden de termen elektrische veldsterkte en magnetische veldsterkte ook in een soortgelijke context gebruikt. Beide componenten van het totale elektromagnetische veld zijn oscillerende vectoren, waarvan de onderlinge oriëntatie star gedefinieerd is in de ruimte (Fig. 1). Hierin staat E voor de magnetische veldsterktevector en H voor de magnetische veldsterktevector. De vermogensfluxdichtheid, d.w.z. de energie per tijdseenheid door een oppervlakte-eenheid, die door een elektromagnetische golf wordt overgedragen, wordt beschreven door de Poyntingvector, aangeduid met het symbool S. Voor een zich voortplantende harmonische elektromagnetische golf zal de Poyntingvector oscillerend zijn en altijd georiënteerd in de richting van de golfvoortplanting.

De Poyntingvector is gedefinieerd als het vectorproduct van de vectoren van elektrische E en magnetische H spanningen:

vector van elektrische veldsterkte, [V/m];
vector van de magnetische veldsterkte, [A/m];
Poynting vector, [VA/m²];
vector van elektrische veldsterkte, [V/m];
vector van de magnetische veldsterkte, [A/m];
Poynting vector, [VA/m²];

Zoals uit de bovenstaande formule blijkt, is de meeteenheid van de Poyntingvector VA/m², d.w.z. vermogen (of energie per tijdseenheid) per oppervlakte-eenheid!

Figuur 2: Niet-directionele vermogensdichtheid van het zendveld neemt af naarmate de propagatiegeometrie groter wordt

Figuur 2: Niet-directionele vermogensdichtheid van het zendveld neemt af naarmate de propagatiegeometrie groter wordt

Wanneer hoogfrequente energie wordt uitgestraald met behulp van een isotrope straler, plant de energie zich in alle richtingen in gelijke mate voort. De oppervlakken met dezelfde vermogensdichtheid zijn dus concentrische bollen van oppervlakte ( A= 4π·R² ) rond de straler. Dezelfde hoeveelheid energie verspreidt zich over een steeds groter oppervlak van een bol met een steeds grotere straal. Hieruit volgt dat de vermogensdichtheid aan het oppervlak van de bol afneemt naarmate de straal van de bol groter wordt (figuur 2).

Het is duidelijk dat de afname van de vermogensdichtheid evenredig is met het kwadraat van de afstand tussen de zender en het waarnemingspunt. De afname van de sterkte van de veldcomponenten (elektrisch E en magnetisch H) is evenredig met de eerste macht van de afstand, d.w.z. heeft een lineair verband. De aanwezigheid van absorberende stoffen in het veldverspreidingspad (regen, mist, wolken) veroorzaakt een extra vermindering van de vermogensdichtheid.