Cơ chế tương tác sóng điện từ và các ràng buộc về kích thước vật lý
Lý do chính cho sự thưa thớt của các đám mây điểm radar sóng milimet bắt nguồn từ các định luật vật lý cơ bản của quang học sóng và điện từ. Dải tần hoạt động chủ yếu của radar sóng milimet gắn trên xe là 77GHz đến 79GHz và bước sóng tương ứng là khoảng 3,8 mm đến 3,9 mm.
Theo lý thuyết phản xạ sóng điện từ, độ nhám tương đối của bề mặt vật thể quyết định đặc tính của tiếng vang. Khi bước sóng phát hiện lớn hơn nhiều so với kích thước gợn sóng của bề mặt vật thể, bề mặt đó sẽ xuất hiện dưới dạng gần như bề mặt gương từ góc nhìn của sóng điện từ và sự phản xạ thu được tuân theo định luật Snell, tức là góc tới bằng góc phản xạ.
Trong cảnh đường phố đô thị, bề mặt kim loại của ô tô, tường rèm kính của các tòa nhà và mặt đường nhựa phẳng hầu như đều là "mặt gương" cho sóng milimet có bước sóng gần 4mm.
Sự phản xạ gương này làm cho phần lớn năng lượng điện từ tiêu tán theo hướng ra khỏi radar sóng milimet{0}}, chỉ một lượng rất nhỏ năng lượng được truyền trở lại ăng-ten thu thông qua nhiễu xạ ở rìa vật thể, phản xạ thứ cấp từ cấu trúc gương phản xạ ở góc hoặc tán xạ ngược từ tần số bình thường.
Ngược lại, bước sóng được sử dụng bởi lidar ở mức 905nm hoặc 1550nm, nhỏ hơn ba bậc độ lớn so với sóng milimet. Nhiều bề mặt vật thể thô đối với tia laser và có thể tạo ra sự phản xạ khuếch tán đồng đều, do đó đảm bảo rằng tất cả các phần của bề mặt vật thể có thể phản xạ các điểm dội âm.
Ngoài những khác biệt về kiểu phản xạ, hằng số điện môi và độ dẫn điện của vật liệu cũng ảnh hưởng đến độ phong phú của đám mây điểm. Là chất dẫn điện tốt, kim loại có độ phản xạ cực cao đối với sóng milimet nên phương tiện giao thông, lan can và các vật thể khác có thể tạo thành các điểm phát hiện tương đối ổn định. Đối với các mục tiêu phi kim loại như người đi bộ có thành phần chính là hơi ẩm, cơ chế hấp thụ và tán xạ của sóng milimet phức tạp hơn.
Mặc dù hàm lượng carbon trong cơ thể con người khiến nó có phần phản xạ trong dải sóng milimet, nhưng do hình dạng bề mặt của cơ thể con người cực kỳ không đều và không có diện tích lớn của cấu trúc phản xạ phẳng hoặc góc, năng lượng dễ bị phân tán theo nhiều hướng, khiến cường độ tiếng vang dao động dữ dội.
Một số nghiên cứu đã thực hiện thí nghiệm về điều này. Việc sử dụng mô hình cơ thể người-được phủ carbon có thể mô phỏng đặc điểm phản chiếu của người đi bộ. Tuy nhiên, ngay cả như vậy, khi tay chân của người đi bộ ở một góc so với tia radar, một lượng lớn tín hiệu tần số vô tuyến sẽ bị lệch thay vì quay trở lại. Điều này cũng giải thích tại sao trong chế độ xem radar sóng milimet-, đám mây điểm của người đi bộ không chỉ thưa thớt mà còn thường xuyên bị thiếu các phần.
Những hạn chế của khẩu độ phần cứng và độ phân giải góc càng làm trầm trọng thêm sự rời rạc của nhận thức không gian. Khả năng của radar sóng milimet trong việc phân biệt các mục tiêu lân cận bị giới hạn bởi độ phân giải góc của ăng-ten, được xác định về mặt vật lý bằng tỷ lệ bước sóng với khẩu độ tương đương của ăng-ten.
Bị giới hạn bởi không gian lắp đặt phương tiện, kích thước vật lý của ăng-ten radar sóng milimet không thể mở rộng vô hạn. Điều này khiến độ phân giải góc ngang của radar sóng milimet truyền thống chỉ duy trì trong khoảng từ 5 độ đến 10 độ và hầu hết chúng không có khả năng nhận biết góc nghiêng.
Điều này có nghĩa là trong phạm vi chùm tia rộng, ngay cả khi có nhiều tâm phản xạ, radar sóng milimet có thể hợp nhất chúng thành một điểm đầu ra duy nhất do độ phân giải không đủ. Sự kém hiệu quả này ở cấp độ "lấy mẫu không gian" về cơ bản hạn chế số lượng đám mây điểm có thể được tạo ra trong một đơn vị không gian, khiến radar sóng milimet-không thể xây dựng các mô hình ba{{2} chiều chi tiết thông qua quá trình quét chùm tia laze dày đặc như lidar.
