Elektromagnētisko viļņu mijiedarbības mehānisms un fizisko izmēru ierobežojumi
Milimetru viļņu radara punktu mākoņu retuma galvenais iemesls ir viļņu optikas un elektromagnētisma fizikālie pamatlikumi. Transportlīdzekļos uzstādītā milimetru viļņu radara galvenā darba frekvenču josla ir no 77 GHz līdz 79 GHz, un atbilstošais viļņa garums ir aptuveni no 3,8 mm līdz 3,9 mm.
Saskaņā ar elektromagnētisko viļņu atstarošanas teoriju objekta virsmas relatīvais raupjums nosaka atbalss īpašības. Ja noteikšanas viļņa garums ir daudz lielāks par objekta virsmas viļņojuma izmēru, virsma no elektromagnētisko viļņu perspektīvas izskatās kā kvazi-spoguļa virsma, un iegūtais atstarojums atbilst Snela likumam, tas ir, krītošais leņķis ir vienāds ar atstarošanas leņķi.
Pilsētas ceļu ainās automašīnu metāla virsmas, ēku stikla aizkaru sienas un līdzeni asfalta segumi ir gandrīz visas milimetru viļņu "spoguļvirsmas", kuru viļņu garums ir tuvu 4 mm.
Šī spožā atstarošana izraisa lielākās daļas elektromagnētiskās enerģijas izkliedi virzienā, kas atrodas prom no milimetru{0}}viļņu radara, un tikai ļoti neliels enerģijas daudzums tiek pārraidīts atpakaļ uz uztverošo antenu, veicot difrakciju objekta malā, sekundāro atstarošanu no stūra atstarotāja struktūras vai izkliedējot atpakaļ no parastā biežuma.
Turpretim lidara izmantotais viļņa garums ir 905 nm vai 1550 nm līmenī, kas ir par trim kārtām mazāks par milimetru viļņiem. Daudzas objektu virsmas ir raupjas lāzeriem un var radīt vienmērīgu difūzu atstarošanos, tādējādi nodrošinot, ka visas objekta virsmas daļas var atspoguļot atbalss punktus.
Papildus atstarošanas modeļu atšķirībām, paša materiāla dielektriskā konstante un vadītspēja ietekmē arī punktu mākoņa bagātību. Kā labam vadītājam metālam ir ārkārtīgi augsta atstarošanās spēja pret milimetru viļņiem, tāpēc transportlīdzekļi, margas un citi objekti var veidot salīdzinoši stabilus uztveršanas punktus. Nemetāliskiem mērķiem, piemēram, gājējiem, kuru galvenā sastāvdaļa ir mitrums, milimetru viļņu absorbcijas un izkliedes mehānisms ir sarežģītāks.
Lai gan oglekļa saturs cilvēka ķermenī padara to zināmā mērā atstarojošu milimetru viļņu joslā, jo cilvēka ķermeņa virsmas forma ir ārkārtīgi neregulāra un tai nav lielas plakanās vai leņķiskās atstarošanas struktūras, enerģija tiek viegli izkliedēta vairākos virzienos, izraisot atbalss intensitātes spēcīgas svārstības.
Dažos pētījumos par to ir veikti eksperimenti. Izmantojot oglekli{1}}pārklātus cilvēka ķermeņa modeļus, var simulēt gājēju atstarošanas īpašības. Tomēr pat tad, kad gājēja ekstremitātes atrodas leņķī attiecībā pret radara staru, liels skaits radiofrekvenču signālu tiks novirzīti, nevis atgriezti. Tas arī izskaidro, kāpēc milimetru{4}}viļņu radara skatījumā gājēju punktu mākonis ir ne tikai mazs, bet arī bieži trūkst daļu.
Aparatūras apertūras un leņķiskās izšķirtspējas ierobežojumi vēl vairāk saasina telpiskās uztveres diskretizāciju. Milimetru viļņu radara spēju atšķirt blakus esošos mērķus ierobežo antenas leņķiskā izšķirtspēja, ko fiziski nosaka viļņa garuma attiecība pret antenas ekvivalento apertūru.
Ierobežojot transportlīdzekļa uzstādīšanas vietu, milimetru viļņu radara antenu fizisko izmēru nevar bezgalīgi paplašināt. Tādējādi tradicionālo milimetru viļņu radaru horizontālā leņķiskā izšķirtspēja saglabājas tikai no 5 grādiem līdz 10 grādiem, un lielākajai daļai no tiem nav iespējas uztvert slīpuma leņķus.
Tas nozīmē, ka plašā staru diapazonā, pat ja ir vairāki atstarošanas centri, milimetru viļņu radars var tos apvienot vienā punktā nepietiekamas izšķirtspējas dēļ. Šī neefektivitāte "telpiskās paraugu ņemšanas" līmenī būtiski ierobežo punktu mākoņu skaitu, ko var ģenerēt telpas vienībā, padarot milimetru{1}}viļņu radaram neiespējamu izveidot detalizētus trīs{2}dimensiju modeļus, izmantojot blīvu lāzera staru skenēšanu, piemēram, lidaru.
