Grundlagen der Radartechnik

Spiegelreflexion

Die Reflexion ist eine Richtungsänderung der Wellenfront an der Grenze zwischen zwei Medien unterschiedlicher Dichte, wobei die Wellenfront in das Medium zurückkehrt, aus dem sie gekommen ist. Ist diese Grenzfläche glatt, wird dieser Vorgang als Spiegelreflexion oder gerichtete Reflexion bezeichnet.

In der mathematische Beschreibung der Beugung elektromagnetischer Wellen wird der Begriff „spiegelglatte Oberfläche“ als spezifisch für eine bestimmte Wellenlänge λ oder einen bestimmten Wellenlängenbereich definiert. Eine glatte Oberfläche ist eine Oberfläche, deren Rauheit viel kleiner als die Wellenlänge ist. In der Praxis gilt eine Oberfläche, deren Rauheit ein Dreißigstel der einfallenden Wellenlänge nicht überschreitet, als glatt. In diesem Fall kann die diffuse Streuung, die bei einer so geringen Rauheit auftritt, vernachlässigt werden.

Spiegelreflexion bedeutet, dass der Winkel, in dem sich die reflektierte Welle ausbreitet, gleich dem Winkel ist, in welchem die einfallende Welle ankam. Das Gesetz der spiegelnden Reflexion wird wie folgt formuliert: Der Einfallswinkel ist gleich dem Reflexionswinkel. Bei der Reflexion entsteht in der Welle auch ein Phasensprung von 180°.

Ein praktisches Beispiel für die Wirkung der Reflexion von Wellen an relativ glatten Oberflächen ist die Bildung eines Antennenrichtdiagramms unter Einbeziehung von Reflexionen an der Erdoberfläche. Ein solcher Mechanismus zur Bildung von Antennendiagrammen findet sich zum Beispiel in Meterwellenradaren wie der P-18. Um die diffusen Streuverluste zu verringern, ist es im Fall der P-18 notwendig, eine Radarstellung auszuwählen, bei der in einem Umkreis von 1000 m keine Unebenheit größer als 1 m ist. Diese Näherung beschreibt stark vereinfacht den Zusammenhang zwischen der Wellenlänge des Radars und der Größe dieser Unebenheiten. Die Entfernung „bis 1000 m“ resultiert aus der Größe der Fresnelschen Zone um das Radar herum.