Radar Grondbeginselen

Fresnel-zone

Wanneer een elektromagnetische golf zich voortplant tussen twee punten waarvan de onderlinge afstand veel groter is dan de golflengte, wordt de energie ervan geconcentreerd in een bepaald gebied van de ruimte rond een rechte lijn die deze punten verbindt. Afhankelijk van de fase van de golf op punten op verschillende afstanden van de rechte lijn, kunnen veel van dergelijke gebieden worden gebouwd. Deze gebieden, Fresnel-zones genoemd, zijn een verzameling concentrische ellipsoïden van rotatie, waarvan de polen de punten zijn waartussen de golf zich voortplant. Vrijwel alle golfenergie is geconcentreerd in de eerste paar Fresnel-zones. Voor benaderende praktische berekeningen en schattingen wordt in veel gevallen alleen de eerste Fresnel-zone in aanmerking genomen.

De grootte van de eerste Fresnel-zone wordt bepaald door de afstand d tussen het emissie- en het ontvangstpunt en de golflengte λ. De grootte van de halve as b van de ellipsoïde kan worden bepaald met de formule:

(1)

Vanuit energetisch oogpunt mogen er voor een soepele voortplanting van de elektromagnetische golf tussen twee punten in de eerste Fresnel-zone geen obstakels zijn, althans niet van een grootte die evenredig is met de golflengte. De aanwezigheid van dergelijke obstakels veroorzaakt gereflecteerde golven die, in wisselwerking met de directe golf op het waarnemingspunt, een verzwakking van de golf kunnen veroorzaken.

Figuur 2: Fresnelzone voor radar

Fresnelzone voor radar

Voor radarsystemen moet bij het construeren van de Fresnel-zone, naast de hierboven genoemde waarden, ook rekening worden gehouden met de rotatie van de antenne. Indien de parameters van de Fresnel-zone zodanig zijn dat zij het grondoppervlak raakt, verschijnt er een ringvormige band op dit oppervlak. De transversale dimensie van de band wordt bepaald door de voorwaarde dat de golffasen aan het begin en het einde van de band 180° verschillen. Dergelijke banden worden soms ook Fresnel-zones genoemd. De aanwezigheid van onregelmatigheden in het oppervlak binnen de Fresnel-zone beïnvloedt de vorming van het radarantenne-patroon, de intensiteit van de golf op het doelpunt, en derhalve de sterkte van het ontvangen echosignaal. Bij benadering kan de grootte van de Fresnel-zone op het grondoppervlak rond de radar worden berekend met de formules:

(2)

• h = hoogte van de antenne boven de grond
• λ = golflengte van de zender