กลไกอันตรกิริยาของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและข้อจำกัดของมิติทางกายภาพ
สาเหตุหลักที่ทำให้เกิดความกระจัดกระจายของเมฆจุดเรดาร์คลื่นมิลลิเมตรนั้นเกิดจากกฎทางกายภาพพื้นฐานของทัศนศาสตร์คลื่นและแม่เหล็กไฟฟ้า ย่านความถี่หลักที่ทำงานของเรดาร์คลื่นมิลลิเมตร-ที่ติดตั้งในยานพาหนะคือ 77GHz ถึง 79GHz และความยาวคลื่นที่สอดคล้องกันคือประมาณ 3.8 มม. ถึง 3.9 มม.
ตามทฤษฎีการสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความหยาบสัมพัทธ์ของพื้นผิววัตถุจะเป็นตัวกำหนดลักษณะของเสียงสะท้อน เมื่อความยาวคลื่นการตรวจจับมีขนาดใหญ่กว่าขนาดคลื่นของพื้นผิววัตถุ พื้นผิวดังกล่าวจะปรากฏเป็นพื้นผิวเสมือนกระจก-จากมุมมองของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และการสะท้อนที่เกิดขึ้นเป็นไปตามกฎของสเนลล์ กล่าวคือ มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน
ในฉากถนนในเมือง พื้นผิวโลหะของรถยนต์ ผนังม่านกระจกของอาคาร และทางเท้าแอสฟัลต์เรียบๆ ล้วนเป็น "พื้นผิวกระจก" เกือบทั้งหมดสำหรับคลื่นมิลลิเมตรที่มีความยาวคลื่นใกล้เคียง 4 มม.
การสะท้อนแบบสเปกตรัมนี้ทำให้พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนใหญ่กระจายไปในทิศทางที่ห่างจากเรดาร์คลื่นมิลลิเมตร- โดยมีพลังงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ถูกส่งกลับไปยังเสาอากาศรับสัญญาณผ่านการเลี้ยวเบนที่ขอบของวัตถุ การสะท้อนสำรองจากโครงสร้างตัวสะท้อนแสงที่มุม หรือการกระเจิงกลับจากเหตุการณ์ปกติ
ในทางตรงกันข้าม ความยาวคลื่นที่ใช้โดยลิดาร์อยู่ที่ระดับ 905 นาโนเมตรหรือ 1550 นาโนเมตร ซึ่งเป็นขนาดที่เล็กกว่าคลื่นมิลลิเมตรสามเท่า พื้นผิววัตถุจำนวนมากมีความหยาบสำหรับเลเซอร์และสามารถสร้างการสะท้อนแบบกระจายได้สม่ำเสมอ ดังนั้นจึงมั่นใจได้ว่าทุกส่วนของพื้นผิววัตถุสามารถสะท้อนจุดสะท้อนได้
นอกจากความแตกต่างในรูปแบบการสะท้อนแล้ว ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุยังส่งผลต่อความสมบูรณ์ของพอยต์คลาวด์ด้วย ในฐานะตัวนำที่ดี โลหะจึงมีการสะท้อนแสงคลื่นมิลลิเมตรสูงมาก ดังนั้นยานพาหนะ ราวกั้น และวัตถุอื่นๆ จึงสามารถสร้างจุดตรวจจับที่ค่อนข้างเสถียรได้ สำหรับเป้าหมายที่ไม่ใช่โลหะ- เช่น คนเดินเท้าที่มีส่วนประกอบหลักคือความชื้น กลไกการดูดซับและการกระเจิงของคลื่นมิลลิเมตรจะซับซ้อนกว่า
แม้ว่าปริมาณคาร์บอนในร่างกายมนุษย์จะทำให้สะท้อนแสงได้บ้างในช่วงคลื่นมิลลิเมตร เนื่องจากรูปร่างพื้นผิวของร่างกายมนุษย์ไม่สม่ำเสมออย่างมากและไม่มีพื้นที่โครงสร้างการสะท้อนระนาบหรือเชิงมุมขนาดใหญ่ พลังงานจึงกระจัดกระจายได้ง่ายในหลายทิศทาง ทำให้ความเข้มของเสียงสะท้อนผันผวนอย่างรุนแรง
การศึกษาบางชิ้นได้ทำการทดลองเกี่ยวกับเรื่องนี้ การใช้แบบจำลองร่างกายมนุษย์ที่เคลือบคาร์บอน-สามารถจำลองลักษณะการสะท้อนของคนเดินถนนได้ อย่างไรก็ตาม ถึงกระนั้น เมื่อแขนขาของคนเดินถนนอยู่ในมุมที่สัมพันธ์กับรังสีเรดาร์ สัญญาณความถี่วิทยุจำนวนมากจะถูกเบี่ยงเบนไปแทนที่จะถูกส่งกลับ นอกจากนี้ยังอธิบายด้วยว่าเหตุใดในมุมมองเรดาร์คลื่นมิลลิเมตร- เมฆจุดของคนเดินถนนจึงไม่เพียงแต่กระจัดกระจายเท่านั้น แต่ยังมักจะขาดหายไปบางส่วนด้วย
ข้อจำกัดของรูรับแสงของฮาร์ดแวร์และความละเอียดเชิงมุมยิ่งทำให้การรับรู้เชิงพื้นที่มีความละเอียดอ่อนมากขึ้น ความสามารถของเรดาร์คลื่นมิลลิเมตรในการแยกแยะเป้าหมายที่อยู่ติดกันนั้นถูกจำกัดด้วยความละเอียดเชิงมุมของเสาอากาศ ซึ่งถูกกำหนดทางกายภาพโดยอัตราส่วนของความยาวคลื่นต่อรูรับแสงที่เท่ากันของเสาอากาศ
เนื่องจากพื้นที่ติดตั้งรถยนต์ถูกจำกัด ขนาดทางกายภาพของเสาอากาศเรดาร์แบบคลื่นมิลลิเมตรจึงไม่สามารถขยายได้อย่างไม่จำกัด ซึ่งทำให้ความละเอียดเชิงมุมแนวนอนของเรดาร์คลื่นมิลลิเมตรแบบดั้งเดิมจะคงอยู่ที่ระหว่าง 5 องศาถึง 10 องศาเท่านั้น และส่วนใหญ่ไม่มีความสามารถในการรับรู้มุมของพิทช์
ซึ่งหมายความว่าภายในช่วงลำแสงที่กว้าง แม้ว่าจะมีจุดศูนย์กลางการสะท้อนหลายจุด เรดาร์คลื่นมิลลิเมตรอาจรวมจุดเหล่านั้นเป็นเอาต์พุตจุดเดียวเนื่องจากความละเอียดไม่เพียงพอ ความไร้ประสิทธิภาพในระดับ "การสุ่มตัวอย่างเชิงพื้นที่" โดยพื้นฐานแล้วจะจำกัดจำนวนพอยต์คลาวด์ที่สามารถสร้างขึ้นได้ในพื้นที่หนึ่งหน่วย ซึ่งทำให้เรดาร์คลื่น-มิลลิเมตรเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างแบบจำลองสามมิติที่มีรายละเอียด- ผ่านการสแกนลำแสงเลเซอร์หนาแน่นเช่นลิดาร์
