Zona di Fresnel
Figura 1: Zona di Fresnel per la comunicazione radio
Zona di Fresnel
Quando un’onda elettromagnetica si propaga tra due punti la cui distanza è molto maggiore della lunghezza d’onda, la sua energia si concentra in una certa regione dello spazio intorno alla linea retta che collega questi punti. A seconda della fase dell’onda in punti a diversa distanza dalla linea retta, si possono costruire molte aree di questo tipo. Queste aree, chiamate zone di Fresnel, sono un insieme di ellissoidi concentrici di rotazione, i cui poli sono i punti tra i quali si propaga l’onda. Praticamente tutta l’energia delle onde si concentra nelle prime zone di Fresnel. Per calcoli e stime pratiche approssimative, in molti casi si prende in considerazione solo la prima zona di Fresnel.
La dimensione della prima zona di Fresnel è determinata dalla distanza d tra i punti di emissione e di ricezione e dalla lunghezza d’onda λ. La dimensione del semiasse b dell’ellissoide può essere determinata dalla formula:
(1)
Dal punto di vista energetico, per una propagazione regolare dell’onda elettromagnetica tra due punti della prima zona di Fresnel, non devono esserci ostacoli, almeno di dimensioni commisurate alla lunghezza d’onda. La presenza di tali ostacoli provoca onde riflesse che, interagendo con l’onda diretta nel punto di osservazione, possono causare un indebolimento dell’onda.
Figura 2: Zona di Fresnel per radar
Zona di Fresnel nel radar
Per i sistemi radar, quando si costruisce la zona di Fresnel, oltre ai valori sopra elencati, si deve tenere conto anche della rotazione dell’antenna. Se i parametri della zona di Fresnel sono tali da toccare la superficie del suolo, appare una banda anulare su questa superficie (Figura 2). La dimensione trasversale della banda è determinata dalla condizione che le fasi delle onde all’inizio e alla fine della banda differiscano di 180°. Tali bande sono talvolta chiamate anche zone di Fresnel. La presenza di irregolarità superficiali all’interno della zona di Fresnel influisce sulla formazione dell’antenna radar, sull’intensità dell’onda nel punto di destinazione e quindi sulla potenza del segnale di eco ricevuto. Le dimensioni della zona di Fresnel sulla superficie del terreno intorno al radar possono essere calcolate approssimativamente con le formule:
(2)
- h = altezza dell’antenna dal suolo
- λ = lunghezza d’onda del trasmettitore