วันอังคารที่ 8 สิงหาคม พ.ศ. 2560
ระบบเรดาร์
ระบบเรดาร์
เมื่อปี ค.ศ.๑๙๐๓ วิศวกรชาวเยอรมัน Christian Hülsmeyer ได้ทดลองใช้คลื่นวิทยุในการตรวจจับเรือ ซึ่งมีวัตถุประสงค์ในการค้นหาสิ่งกีดขวางและการเดินเรือเป็นหลัก ซึ่งมีระยะในการตรวจจับประมาณ ๑ ไมล์ ทำให้ยังไม่เป็นที่นิยม เนื่องจากมีความสามารถใกล้เคียงกับสายตามนุษย์
สหราชอาณาจักรได้เริ่มให้ความสนใจเรดาร์ ในต้นปี ๑๙๓๕ โดย Robert Watson-Watt ถูกร้องขอให้พัฒนารังสีสังหาร (Death Ray) โดยใช้คลื่นวิทยุเป็นสื่อกลาง ผลการศึกษาพบว่า การทำงานของรังสีสังหารต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมากซึ่งเทคโนโลยีด้านพลังงานในสมัยนั้นไม่สามารถผลิตได้ และแนะนำให้มีการวิจัยเพื่อใช้คลื่นวิทยุในการตรวจจับแทน กระทั่งในเดือนสิงหาคม ๑๙๓๕ ประเทศอังกฤษได้พัฒนา Pulse RADAR ที่ทำงานด้วยคลื่นวิทยุย่านความถี่ ๑๒ MHz มีรัศมีการตรวจจับประมาณ ๔๐ ไมล์ และถูกนำมาใช้ในระบบป้องกันภัยทางอากาศ Integrated Air Defence System (IADS) ที่เรียกว่า Chain Home ระหว่างสงครามโลกครั้งที่ ๒ เพื่อแจ้งเตือนการโจมตีทางอากาศ(Early Warning)จากเยอรมัน แต่ยังไม่สามารถนำมาใช้ในการสั่งให้เครื่องบินขับไล่เข้าสกัดกั้นเครื่องบินข้าศึก (Ground Control Intercept)ได้
ในช่วงปลายทศวรรษที่ ๓๐ มีหลายประเทศได้เริ่มพัฒนาเรดาร์ เช่น เยอรมันนี อิตาลี ฝรั่งเศส รัสเซีย และญี่ปุ่น ในเดือนกันยายน ๑๙๔๐ ทีมนักวิจัยอังกฤษได้เดินทางไปสหรัฐอเมริกาเพื่อแลกเปลี่ยนเทคโนโลยีด้านเรดาร์ระหว่างกัน โดยทางอังกฤษได้นำเสนอการใช้ Cavity Magnetron แทนการใช้ Oscillator โดย H A H (Harry) Boot and J T
โดยสามารถผลิตคลื่นวิทยุ ที่มีความยาวคลื่นที่ต้องการได้ (wavelengths of 9.8 cm)
และเป็นจุดเริ่มต้นของ Cavity Magnetron
ส่วนทางสหรัฐได้ถ่ายทอดการพัฒนา Airborne Fighter RADAR และมีการพัฒนาเป็นเครื่องบินขับไล่กลางคืนต่อมา
คุณสมบัติของคลื่น ADAR
เรดาร์ทำงานในย่านความถี่วิทยุของ EM Spectrum โดยจะครอบคลุมความถี่ High Frequency (HF) จนถึง Extremely High Frequency (EHF) ตามรูป
๒. เดินทางด้วยความเร็วแสง 3 x 108 ms-1
๓. เส้นทางเดินทางเป็นเส้นตรง
๔. มีคุณสมบัติ Polarisation โดยอ้างอิงกับสนามไฟฟ้าของคลื่นเป็นสำคัญ
๕. พลังงานของเรดาร์สามารถอธิบายโดยอยู่ในรูป ความถี่ ความยาวคลื่น Polarisation และ Phase
นอกจากนี้พลังงานของเรดาร์ยังมีคุณลักษณะของการแพร่ดังนี้
๑. การลดทอน (Attenuation) หมายถึงการสูญเสียพลังงานของสัญญาณในระหว่างการแพร่กระจายจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ซึ่งมีสาเหตุเกิดจากการดูดซับพลังงานจากบรรยากาศโลก และการกระจัดกระจายของคลื่นที่ชนกับอนุภาคในบรรยากาศ หรือตัวกลางที่คลื่นส่งผ่าน
การดูดซับของบรรยากาศ (Atmospheric Absorption)
เนื่องจากบรรยากาศโลกประกอบไปด้วยก๊าซต่าง ๆ ซึ่งสามารถดูดซับพลังงานของเรดาร์ในปริมาณที่ต่างกัน แต่มี ๒ องค์ประกอบหลักในบรรยากาศที่สามารถดูดซับพลังงานจากคลื่นเรดาร์และเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนได้เป็นจำนวนมาก คือ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และออกซิเจน ซึ่งการดูดซับนี้จากเปลี่ยนแปลงตามชั้นความสูงของบรรยากาศอีกด้วย
บรรยากาศโลกทำหน้าที่เสมือนฉนวนกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาจากภายนอกให้ลดลง และสอดคล้องกับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตบนพื้นโลก โดยย่านความถี่ส่วนใหญ่ที่สามารถทะลุชั้นบรรยากาศเข้ามาคือ คลื่นวิทยุ (Radio Wave) และแสง (Visible Light)
สำหรับคลื่นที่อยู่ในย่านความถี่ Infrared (IR) และUltraviolet (UV) จะถูกลดทอนจากชั้นบรรยากาศเป็นบางส่วน
จะเกิดช่วงความถี่ที่เป็นหน้าต่าง (Windows) สำหรับการแพร่คลื่นเพื่อใช้ในการสงครามอิเล็กทรอนิกส์ โดยมีช่วงหน้าต่างที่สำคัญ ๓ ช่วงคือ 0 – 20 GHz, 34 – 40 GHz และ 90 – 100 ที่นำมาใช้ในระบบเรดาร์
สำหรับการดูดซับพลังงานของคลื่นแต่ละความถี่ที่ได้รับผลกระทบจากส่วนประกอบต่าง ๆ ในชั้นบรรยากาศนั้นมีปริมาณไม่เท่ากัน แต่สิ่งที่เป็นปัจจัยหลักต่อการดูดซับพลังงานคือ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และออกซิเจน
การกระจัดกระจายในบรรยากาศ (Atmospheric Scattering)
นอกจากในชั้นบรรยากาศจะประกอบด้วยก๊าซต่าง ๆ แล้วยังประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ที่ลอยอยู่ในอากาศด้วย ซึ่งอนุภาคเหล่านี้จะทำให้เกิดการกระจายของพลังงานคลื่นที่มาตกกระทบ โดยขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคและความยาวคลื่น อนุภาคสำคัญที่มีผลต่อการกระจายของคลื่นเรดาร์คือ หยดฝน และลูกเห็บ จะส่งผลให้ลดประสิทธิภาพในการตรวจจับอากาศยาน และสภาพอากาศในขณะเกิดฝนฟ้าคะนอง โดยปริมาณนำฝนจะแปรผันตรงกับระดับของการลดทอนของพลังงานที่เกิดจากการกระจัดกระจายในบรรยากาศ รวมทั้งความถี่ของคลื่นจะแปรผันกับการลดทอนจากความถี่ 3 GHz จนถึงความถี่ 100 GHz
๒. การสะท้อน (Reflection)
การสะท้อนเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของคลื่นเรดาร์ เนื่องจากการตรวจจับเป้าหมายต้องอาศัยคลื่นที่สะท้อนจากเป้าหมายนั้น ๆ กลับเข้ามาในภาครับ (Receiver) เพื่อใช้ในการประมวลผล พลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สะท้อนจากวัตถุที่มีความหนาแน่นต่างจากสื่อกลาง หรือบรรยากาศจะสามารถประมวลผลมาเป็น ตำแหน่ง ระยะห่างและความเร็วได้ การสะท้อนของเรดาร์มี ๒ ลักษณะ คือ
การสะท้อนที่สมบูรณ์ (Specular Reflection) กับการสะท้อนที่ไม่สมบูรณ์ (Diffuse หรือ Scattering Reflection)
การสะท้อนที่สมบูรณ์ (Specular Reflection)
เป็นการสะท้อนคลื่นที่เกิดเมื่อพลังงานกระทบกับวัตถุที่มีผิวเรียบเหมือนกระจกจะทำให้เกิดมุมสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบ ซึ่งจะมีปัจจัย ๓ ประการคือ
๑. มุมตกกระทบของพลังงานที่พุ่งเข้าสู่พื้นผิว
๒. วัสดุของผิววัตถุ โดยพื้นผิวที่เป็นโลหะจะสะท้อนได้ดีต่อพลังงานหรือคลื่นในทุกความถี่ แต่สำหรับวัสดุจำพวกคาร์บอน ไฟเบอร์จะสะท้อนพลังงานออกมาน้อยมาก
๓. ทิศทางของคลื่น (Polarisation) จะมีผลต่อการตรวจจับทางทะเลโดยเรือ เมื่อมีมุมตกกระทบต่ำ ๆ หากใช้ทิศทางของคลื่นตามแนวนอน (Horizontal Polarisation) จะทำให้เกิดการกระท้อนกลับน้อย ทำให้ได้รับสัญญาณที่ต้องการน้อย ในขณะทิศทางของคลื่นจะไม่มีผลกระทบมากนั้นหากใช้บนพื้นดิน ดังนั้นเรดาร์พื้นน้ำจะใช้คลื่นทิศทางตามแนวตั้ง (Vertical Polarisation)
การสะท้อนที่ไม่สมบูรณ์ (Diffuse หรือ Scattering Reflection)
เป็นการสะท้อนที่เกิดจากวัตถุทั่วไปที่มีพื้นผิวไม่เรียบ หรือมีรูปทรงประกอบที่ซับซ้อน เช่น อากาศยาน จะมีรูปแบบของสัญญาณสะท้อนที่ซับซ้อน และกระจัดกระจายไปในหลายทิศทาง โดยการออกแบบจะพยายามไม่ให้คลื่นสัญญาณของเรดาร์สะท้อนไปในทิศทางของอุปกรณ์รับสัญญาณ เช่น F-117
ทั้งนี้การสะท้อนของคลื่นในธรรมชาติจะเกิดทั้งการสะท้อนที่สมบูรณ์ (Specular Reflection) กับการสะท้อนที่ไม่สมบูรณ์ (Diffuse หรือ Scattering Reflection) พร้อมกัน
ผลของการสะท้อนทำให้เกิด ๒ ปรากฏการณ์ ได้แก่ สัญญาณหลายเส้นทาง (Multipath) และสัญญาณกระพริบ (Scintillation)
สัญญาณหลายเส้นทาง (Multipath หรือ Multiple Path)
เมื่อสัญญาณเรดาร์ถูกสะท้อนมากกว่า ๑ ครั้งในการเดินทางกลับเข้าหาอุปกรณ์ภาครับ (Receiver) จะเกิดการสะท้อนแบบไม่โดยตรง (Non-direct Reflections) หรือสัญญาณสะท้อน (Reflected Signal) ซึ่งจะทำให้เกิดความแตกต่างของระยะทางในการเดินทางของคลื่นเรดาร์จากสัญญาณที่ถูกต้อง (Direct Signal) ส่งผลให้การประมวลผลตำแหน่งและระยะทางของเป้าหมายผิดพลาดไปจากความเป็นจริง
สัญญาณกระพริบ (Scintillation)
เมื่อสัญญาณเรดาร์เกิดปรากฏการณ์ Multipath บริเวณพื้นผิวของเป้าหมาย จะทำให้เกิดการรวมของคลื่นที่สะท้อนออกมา ในการรวมนี้อาจทำให้เกิดการหักล้างของคลื่นที่มีเฟสไม่ตรงกัน (out of phase) ส่งผลให้มีการเปลี่ยนแปลงระดับของพลังงานของคลื่นที่สะท้อนกลับไปยังภาครับ ทำให้ความชัดเจนของเป้าที่จับได้ไม่คงที่ในลักษณะกระพริบ คล้ายกับดาวบนท้องฟ้า
๓. การเบี่ยงเบน (Diffraction)
การเบี่ยงเบนของคลื่นเกิดขึ้นเมื่อคลื่นมีการเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่อ้อมมุมของสิ่งกีดขวางต่าง ๆ เช่น ภูเขา หรืออาคาร เป็นต้น โดยคลื่นที่มีความถี่ต่ำ หรือความยาวคลื่นมาก จะได้รับผลกระทบในการเบี่ยงเบนมากกว่าคลื่นที่มีความถี่สูง
การเบี่ยงเบนจะมีผลกระทบอย่างมากกับเรดาร์ที่ใช้คลื่นความถี่ต่ำกว่า 5 MHz ลงมา ซึ่งจะทำให้เกิดคลื่นพื้นผิว (Surface Wave) เมื่อใช้ย่านความถี่ HF ซึ่งสามารถเพิ่มระยะการตรวจจับของเรดาร์ได้ ในย่านความถี่สูงขึ้นไปขีดความสามารถในการอ้อม สิ่งกีดขวางจะทำได้ลดลง ทำให้ไม่สามารถตรวจจับเป้าหมายในห้วงบริเวณเงาของสิ่งกีดขวางได้ (Terrain Masking)
๔. การหักเห (Refraction)
การหักเหของคลื่นคือการหักงอของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อเกิดทางผ่านสื่อกลางที่มีความหนาแน่นต่างกันในความเร็วที่ต่างกัน โดยบรรยากาศระดับสูงจะมีความหนาแน่นต่ำกว่าบรรยากาศระดับต่ำ ทำให้คลื่นเรดาร์สามารถเดินทางตามความโค้งของโลกได้ โดยคลื่นที่มีความถี่ต่ำจะได้รับผลกระทบมากกว่าคลื่นที่มีความถี่สูงเช่นเดียวกับการเบี่ยงเบน
ระยะเส้นขอบฟ้าของเรดาร์ (RADAR Horizon)
เป็นขีดความสามารถในการตรวจจับเป้าหมายของเรดาร์ที่เกินกว่าเส้นขอบฟ้าทางภูมิศาสตร์ ซึ่งถูกบังโดยส่วนโค้งของโลก สามารถประมาณได้โดยใช้สูตร
Rh = 1.23 √h1
โดย Rh คือระยะเส้นขอบฟ้าของเรดาร์ มีหน่วยเป็น ไมล์ทะเล (Nm)
h1 คือความสูงของเรดาร์เหนือพื้นดิน มีหน่วยเป็น ฟุต (ft)
ผลลัพธ์จะมากกว่าระยะเส้นของฟ้าทางภูมิศาสตร์อยู่ประมาณ 15 % หากเป้าหมายบินอยู่ในชั้นความสูง h2 จะใช้สูตร
Rh = 1.23 (√h1+√h2)
เมื่อปี ค.ศ.๑๙๐๓ วิศวกรชาวเยอรมัน Christian Hülsmeyer ได้ทดลองใช้คลื่นวิทยุในการตรวจจับเรือ ซึ่งมีวัตถุประสงค์ในการค้นหาสิ่งกีดขวางและการเดินเรือเป็นหลัก ซึ่งมีระยะในการตรวจจับประมาณ ๑ ไมล์ ทำให้ยังไม่เป็นที่นิยม เนื่องจากมีความสามารถใกล้เคียงกับสายตามนุษย์
สหราชอาณาจักรได้เริ่มให้ความสนใจเรดาร์ ในต้นปี ๑๙๓๕ โดย Robert Watson-Watt ถูกร้องขอให้พัฒนารังสีสังหาร (Death Ray) โดยใช้คลื่นวิทยุเป็นสื่อกลาง ผลการศึกษาพบว่า การทำงานของรังสีสังหารต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมากซึ่งเทคโนโลยีด้านพลังงานในสมัยนั้นไม่สามารถผลิตได้ และแนะนำให้มีการวิจัยเพื่อใช้คลื่นวิทยุในการตรวจจับแทน กระทั่งในเดือนสิงหาคม ๑๙๓๕ ประเทศอังกฤษได้พัฒนา Pulse RADAR ที่ทำงานด้วยคลื่นวิทยุย่านความถี่ ๑๒ MHz มีรัศมีการตรวจจับประมาณ ๔๐ ไมล์ และถูกนำมาใช้ในระบบป้องกันภัยทางอากาศ Integrated Air Defence System (IADS) ที่เรียกว่า Chain Home ระหว่างสงครามโลกครั้งที่ ๒ เพื่อแจ้งเตือนการโจมตีทางอากาศ(Early Warning)จากเยอรมัน แต่ยังไม่สามารถนำมาใช้ในการสั่งให้เครื่องบินขับไล่เข้าสกัดกั้นเครื่องบินข้าศึก (Ground Control Intercept)ได้
ในช่วงปลายทศวรรษที่ ๓๐ มีหลายประเทศได้เริ่มพัฒนาเรดาร์ เช่น เยอรมันนี อิตาลี ฝรั่งเศส รัสเซีย และญี่ปุ่น ในเดือนกันยายน ๑๙๔๐ ทีมนักวิจัยอังกฤษได้เดินทางไปสหรัฐอเมริกาเพื่อแลกเปลี่ยนเทคโนโลยีด้านเรดาร์ระหว่างกัน โดยทางอังกฤษได้นำเสนอการใช้ Cavity Magnetron แทนการใช้ Oscillator โดย H A H (Harry) Boot and J T
โดยสามารถผลิตคลื่นวิทยุ ที่มีความยาวคลื่นที่ต้องการได้ (wavelengths of 9.8 cm)
และเป็นจุดเริ่มต้นของ Cavity Magnetron
ส่วนทางสหรัฐได้ถ่ายทอดการพัฒนา Airborne Fighter RADAR และมีการพัฒนาเป็นเครื่องบินขับไล่กลางคืนต่อมา
คุณสมบัติของคลื่น ADAR
เรดาร์ทำงานในย่านความถี่วิทยุของ EM Spectrum โดยจะครอบคลุมความถี่ High Frequency (HF) จนถึง Extremely High Frequency (EHF) ตามรูป
คลื่นเรดาร์นั้นมีคุณสมบัติต่าง ๆ เช่นเดียวกับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั่ว ๆ ไป กล่าวคือ
๑. คลื่นเรดาร์ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา โดยที่สนามทั้งสองตั้งฉากซึ่งกันและกัน และตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่นที่ของคลื่น รวมทั้งมีความถี่ที่เท่ากัน๒. เดินทางด้วยความเร็วแสง 3 x 108 ms-1
๓. เส้นทางเดินทางเป็นเส้นตรง
๔. มีคุณสมบัติ Polarisation โดยอ้างอิงกับสนามไฟฟ้าของคลื่นเป็นสำคัญ
๕. พลังงานของเรดาร์สามารถอธิบายโดยอยู่ในรูป ความถี่ ความยาวคลื่น Polarisation และ Phase
นอกจากนี้พลังงานของเรดาร์ยังมีคุณลักษณะของการแพร่ดังนี้
๑. การลดทอน (Attenuation) หมายถึงการสูญเสียพลังงานของสัญญาณในระหว่างการแพร่กระจายจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ซึ่งมีสาเหตุเกิดจากการดูดซับพลังงานจากบรรยากาศโลก และการกระจัดกระจายของคลื่นที่ชนกับอนุภาคในบรรยากาศ หรือตัวกลางที่คลื่นส่งผ่าน
การดูดซับของบรรยากาศ (Atmospheric Absorption)
เนื่องจากบรรยากาศโลกประกอบไปด้วยก๊าซต่าง ๆ ซึ่งสามารถดูดซับพลังงานของเรดาร์ในปริมาณที่ต่างกัน แต่มี ๒ องค์ประกอบหลักในบรรยากาศที่สามารถดูดซับพลังงานจากคลื่นเรดาร์และเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนได้เป็นจำนวนมาก คือ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และออกซิเจน ซึ่งการดูดซับนี้จากเปลี่ยนแปลงตามชั้นความสูงของบรรยากาศอีกด้วย
บรรยากาศโลกทำหน้าที่เสมือนฉนวนกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาจากภายนอกให้ลดลง และสอดคล้องกับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตบนพื้นโลก โดยย่านความถี่ส่วนใหญ่ที่สามารถทะลุชั้นบรรยากาศเข้ามาคือ คลื่นวิทยุ (Radio Wave) และแสง (Visible Light)
สำหรับคลื่นที่อยู่ในย่านความถี่ Infrared (IR) และUltraviolet (UV) จะถูกลดทอนจากชั้นบรรยากาศเป็นบางส่วน
จะเกิดช่วงความถี่ที่เป็นหน้าต่าง (Windows) สำหรับการแพร่คลื่นเพื่อใช้ในการสงครามอิเล็กทรอนิกส์ โดยมีช่วงหน้าต่างที่สำคัญ ๓ ช่วงคือ 0 – 20 GHz, 34 – 40 GHz และ 90 – 100 ที่นำมาใช้ในระบบเรดาร์
สำหรับการดูดซับพลังงานของคลื่นแต่ละความถี่ที่ได้รับผลกระทบจากส่วนประกอบต่าง ๆ ในชั้นบรรยากาศนั้นมีปริมาณไม่เท่ากัน แต่สิ่งที่เป็นปัจจัยหลักต่อการดูดซับพลังงานคือ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และออกซิเจน
การกระจัดกระจายในบรรยากาศ (Atmospheric Scattering)
นอกจากในชั้นบรรยากาศจะประกอบด้วยก๊าซต่าง ๆ แล้วยังประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ที่ลอยอยู่ในอากาศด้วย ซึ่งอนุภาคเหล่านี้จะทำให้เกิดการกระจายของพลังงานคลื่นที่มาตกกระทบ โดยขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคและความยาวคลื่น อนุภาคสำคัญที่มีผลต่อการกระจายของคลื่นเรดาร์คือ หยดฝน และลูกเห็บ จะส่งผลให้ลดประสิทธิภาพในการตรวจจับอากาศยาน และสภาพอากาศในขณะเกิดฝนฟ้าคะนอง โดยปริมาณนำฝนจะแปรผันตรงกับระดับของการลดทอนของพลังงานที่เกิดจากการกระจัดกระจายในบรรยากาศ รวมทั้งความถี่ของคลื่นจะแปรผันกับการลดทอนจากความถี่ 3 GHz จนถึงความถี่ 100 GHz
๒. การสะท้อน (Reflection)
การสะท้อนเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของคลื่นเรดาร์ เนื่องจากการตรวจจับเป้าหมายต้องอาศัยคลื่นที่สะท้อนจากเป้าหมายนั้น ๆ กลับเข้ามาในภาครับ (Receiver) เพื่อใช้ในการประมวลผล พลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สะท้อนจากวัตถุที่มีความหนาแน่นต่างจากสื่อกลาง หรือบรรยากาศจะสามารถประมวลผลมาเป็น ตำแหน่ง ระยะห่างและความเร็วได้ การสะท้อนของเรดาร์มี ๒ ลักษณะ คือ
การสะท้อนที่สมบูรณ์ (Specular Reflection) กับการสะท้อนที่ไม่สมบูรณ์ (Diffuse หรือ Scattering Reflection)
การสะท้อนที่สมบูรณ์ (Specular Reflection)
เป็นการสะท้อนคลื่นที่เกิดเมื่อพลังงานกระทบกับวัตถุที่มีผิวเรียบเหมือนกระจกจะทำให้เกิดมุมสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบ ซึ่งจะมีปัจจัย ๓ ประการคือ
๑. มุมตกกระทบของพลังงานที่พุ่งเข้าสู่พื้นผิว
๒. วัสดุของผิววัตถุ โดยพื้นผิวที่เป็นโลหะจะสะท้อนได้ดีต่อพลังงานหรือคลื่นในทุกความถี่ แต่สำหรับวัสดุจำพวกคาร์บอน ไฟเบอร์จะสะท้อนพลังงานออกมาน้อยมาก
๓. ทิศทางของคลื่น (Polarisation) จะมีผลต่อการตรวจจับทางทะเลโดยเรือ เมื่อมีมุมตกกระทบต่ำ ๆ หากใช้ทิศทางของคลื่นตามแนวนอน (Horizontal Polarisation) จะทำให้เกิดการกระท้อนกลับน้อย ทำให้ได้รับสัญญาณที่ต้องการน้อย ในขณะทิศทางของคลื่นจะไม่มีผลกระทบมากนั้นหากใช้บนพื้นดิน ดังนั้นเรดาร์พื้นน้ำจะใช้คลื่นทิศทางตามแนวตั้ง (Vertical Polarisation)
การสะท้อนที่ไม่สมบูรณ์ (Diffuse หรือ Scattering Reflection)
เป็นการสะท้อนที่เกิดจากวัตถุทั่วไปที่มีพื้นผิวไม่เรียบ หรือมีรูปทรงประกอบที่ซับซ้อน เช่น อากาศยาน จะมีรูปแบบของสัญญาณสะท้อนที่ซับซ้อน และกระจัดกระจายไปในหลายทิศทาง โดยการออกแบบจะพยายามไม่ให้คลื่นสัญญาณของเรดาร์สะท้อนไปในทิศทางของอุปกรณ์รับสัญญาณ เช่น F-117
ทั้งนี้การสะท้อนของคลื่นในธรรมชาติจะเกิดทั้งการสะท้อนที่สมบูรณ์ (Specular Reflection) กับการสะท้อนที่ไม่สมบูรณ์ (Diffuse หรือ Scattering Reflection) พร้อมกัน
ผลของการสะท้อนทำให้เกิด ๒ ปรากฏการณ์ ได้แก่ สัญญาณหลายเส้นทาง (Multipath) และสัญญาณกระพริบ (Scintillation)
สัญญาณหลายเส้นทาง (Multipath หรือ Multiple Path)
เมื่อสัญญาณเรดาร์ถูกสะท้อนมากกว่า ๑ ครั้งในการเดินทางกลับเข้าหาอุปกรณ์ภาครับ (Receiver) จะเกิดการสะท้อนแบบไม่โดยตรง (Non-direct Reflections) หรือสัญญาณสะท้อน (Reflected Signal) ซึ่งจะทำให้เกิดความแตกต่างของระยะทางในการเดินทางของคลื่นเรดาร์จากสัญญาณที่ถูกต้อง (Direct Signal) ส่งผลให้การประมวลผลตำแหน่งและระยะทางของเป้าหมายผิดพลาดไปจากความเป็นจริง
สัญญาณกระพริบ (Scintillation)
เมื่อสัญญาณเรดาร์เกิดปรากฏการณ์ Multipath บริเวณพื้นผิวของเป้าหมาย จะทำให้เกิดการรวมของคลื่นที่สะท้อนออกมา ในการรวมนี้อาจทำให้เกิดการหักล้างของคลื่นที่มีเฟสไม่ตรงกัน (out of phase) ส่งผลให้มีการเปลี่ยนแปลงระดับของพลังงานของคลื่นที่สะท้อนกลับไปยังภาครับ ทำให้ความชัดเจนของเป้าที่จับได้ไม่คงที่ในลักษณะกระพริบ คล้ายกับดาวบนท้องฟ้า
๓. การเบี่ยงเบน (Diffraction)
การเบี่ยงเบนของคลื่นเกิดขึ้นเมื่อคลื่นมีการเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่อ้อมมุมของสิ่งกีดขวางต่าง ๆ เช่น ภูเขา หรืออาคาร เป็นต้น โดยคลื่นที่มีความถี่ต่ำ หรือความยาวคลื่นมาก จะได้รับผลกระทบในการเบี่ยงเบนมากกว่าคลื่นที่มีความถี่สูง
การเบี่ยงเบนจะมีผลกระทบอย่างมากกับเรดาร์ที่ใช้คลื่นความถี่ต่ำกว่า 5 MHz ลงมา ซึ่งจะทำให้เกิดคลื่นพื้นผิว (Surface Wave) เมื่อใช้ย่านความถี่ HF ซึ่งสามารถเพิ่มระยะการตรวจจับของเรดาร์ได้ ในย่านความถี่สูงขึ้นไปขีดความสามารถในการอ้อม สิ่งกีดขวางจะทำได้ลดลง ทำให้ไม่สามารถตรวจจับเป้าหมายในห้วงบริเวณเงาของสิ่งกีดขวางได้ (Terrain Masking)
๔. การหักเห (Refraction)
การหักเหของคลื่นคือการหักงอของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อเกิดทางผ่านสื่อกลางที่มีความหนาแน่นต่างกันในความเร็วที่ต่างกัน โดยบรรยากาศระดับสูงจะมีความหนาแน่นต่ำกว่าบรรยากาศระดับต่ำ ทำให้คลื่นเรดาร์สามารถเดินทางตามความโค้งของโลกได้ โดยคลื่นที่มีความถี่ต่ำจะได้รับผลกระทบมากกว่าคลื่นที่มีความถี่สูงเช่นเดียวกับการเบี่ยงเบน
ระยะเส้นขอบฟ้าของเรดาร์ (RADAR Horizon)
เป็นขีดความสามารถในการตรวจจับเป้าหมายของเรดาร์ที่เกินกว่าเส้นขอบฟ้าทางภูมิศาสตร์ ซึ่งถูกบังโดยส่วนโค้งของโลก สามารถประมาณได้โดยใช้สูตร
Rh = 1.23 √h1
โดย Rh คือระยะเส้นขอบฟ้าของเรดาร์ มีหน่วยเป็น ไมล์ทะเล (Nm)
h1 คือความสูงของเรดาร์เหนือพื้นดิน มีหน่วยเป็น ฟุต (ft)
ผลลัพธ์จะมากกว่าระยะเส้นของฟ้าทางภูมิศาสตร์อยู่ประมาณ 15 % หากเป้าหมายบินอยู่ในชั้นความสูง h2 จะใช้สูตร
Rh = 1.23 (√h1+√h2)
