מנגנון אינטראקציה של גלים אלקטרומגנטיים ואילוצים של ממדים פיזיים
הסיבה העיקרית לדלילות של ענני נקודות מכ"ם גל מילימטרים נובעת מהחוקים הפיזיקליים הבסיסיים של אופטיקה של גלים ואלקטרומגנטיות. פס תדר העבודה המיינסטרימי של מכ"ם גל מילימטר המותקן על -רכב הוא 77GHz עד 79GHz, ואורך הגל המתאים הוא כ-3.8 מ"מ עד 3.9 מ"מ.
על פי תיאוריית השתקפות הגלים האלקטרומגנטיים, החספוס היחסי של פני האובייקט קובע את מאפייני ההד. כאשר אורך גל הזיהוי גדול בהרבה מגודל הגלגול של משטח האובייקט, המשטח נראה כמשטח מראה-מנקודת מבט של גלים אלקטרומגנטיים, וההשתקפות המתקבלת עוקבת אחר חוק סנל, כלומר, זווית הפגיעה שווה לזווית ההשתקפות.
בסצנות דרכים עירוניות, משטחי המתכת של מכוניות, קירות מסך מזכוכית של בניינים ומדרכות אספלט שטוחות הם כמעט כולם "משטחי מראה" עבור גלים מילימטריים עם אורכי גל קרובים ל-4 מ"מ.
השתקפות ספקולרית זו גורמת לרוב האנרגיה האלקטרומגנטית להתפוגג בכיוון הרחק ממכ"ם הגל המילימטרי-, כאשר רק כמות קטנה מאוד של אנרגיה משודרת בחזרה לאנטנה המקבלת באמצעות עקיפה בקצה העצם, השתקפות משנית ממבנה מחזיר הפינה או פיזור לאחור משכיחות רגילה.
לעומת זאת, אורך הגל בו משתמש לידר הוא ברמה של 905 ננומטר או 1550 ננומטר, שהם שלושה סדרי גודל קטנים מגלים מילימטרים. משטחי אובייקט רבים הם מחוספסים עבור לייזרים ויכולים לייצר השתקפות מפוזרת אחידה, ובכך להבטיח שכל חלקי משטח האובייקט יכולים לשקף נקודות הד.
בנוסף להבדלים בדפוסי השתקפות, הקבוע הדיאלקטרי והמוליכות של החומר עצמו משפיעים גם על עושר הענן הנקודתי. כמוליך טוב, למתכת יש רפלקטיביות גבוהה במיוחד עבור גלי מילימטר, כך שרכבים, מעקות בטיחות וחפצים אחרים יכולים ליצור נקודות זיהוי יציבות יחסית. עבור מטרות שאינן-מתכתיות כגון הולכי רגל שהמרכיב העיקרי שלהם הוא לחות, מנגנון הקליטה והפיזור של גלי מילימטר מורכב יותר.
למרות שתכולת הפחמן בגוף האדם הופכת אותו לרעיוני במקצת ברצועת הגלים המילימטרית, מכיוון שצורת פני השטח של גוף האדם היא לא סדירה ביותר ואין לה שטח גדול של מבנה השתקפות מישור או זוויתי, האנרגיה מתפזרת בקלות למספר כיוונים, מה שגורם לעוצמת ההד לתנודות בעוצמה.
כמה מחקרים עשו ניסויים על זה. השימוש בדגמי גוף אנושיים מצופים-פחמן יכול לדמות את מאפייני ההשתקפות של הולכי רגל. עם זאת, למרות זאת, כאשר איבריו של הולך הרגל נמצאים בזווית ביחס לקרן המכ"ם, מספר רב של אותות בתדר רדיו יוסטה במקום שיוחזרו. זה גם מסביר מדוע בתצוגת מכ"ם גל מילימטר-, ענן הנקודות של הולכי רגל הוא לא רק דליל, אלא גם חסר לעתים קרובות חלקים.
המגבלות של צמצם חומרה ורזולוציה זוויתית מחמירות עוד יותר את הדיסקרטיזציה של תפיסה מרחבית. היכולת של מכ"ם גל מילימטרים להבחין בין מטרות סמוכות מוגבלת על ידי הרזולוציה הזוויתית של האנטנה, אשר נקבעת פיזית על ידי היחס בין אורך הגל לצמצם המקביל של האנטנה.
מוגבל על ידי שטח התקנת הרכב, לא ניתן להרחיב את הגודל הפיזי של אנטנות מכ"ם גל מילימטר. זה גורם לרזולוציית הזווית האופקית של מכ"מי גל מילימטרים מסורתיים לשמור רק על בין 5 מעלות ל-10 מעלות, ולרובם אין את היכולת לקלוט זוויות גובה.
משמעות הדבר היא שבתוך טווח אלומה רחב, גם אם יש מספר מרכזי השתקפות, מכ"ם גלים מילימטריים עלול למזג אותם לפלט נקודה אחת עקב רזולוציה לא מספקת. חוסר היעילות הזה ברמת "הדגימה המרחבית" מגביל באופן יסודי את מספר ענני הנקודות שניתן ליצור בחלל יחידה, מה שהופך את זה לבלתי אפשרי עבור מכ"ם גלים מילימטריים-לבנות מודלים תלת--מימדיים מפורטים באמצעות סריקת קרן לייזר צפופה כמו לידאר.
