Phased-Array-Antenne
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Eine Phased-Array-Antenne (Phased Array = Phasengesteuertes Feld) ist eine Gruppenantenne mit starker Richtwirkung, die eine Bündelung der Strahlungsenergie durch die Anordnung und Verschaltung von Einzelstrahlern erreicht. Wenn sich die Einzelstrahler unterschiedlich ansteuern lassen, ist das Antennendiagramm der Antenne elektronisch schwenkbar.
Die Gruppenantenne nutzt die Phasenverschiebung Δφ der in einer Matrix angeordneten Sendeelemente, um durch Interferenz eine Bündelung zu erzielen. Die Sendeenergie wird in der gewünschten Richtung verstärkt, während die unerwünschten Richtungen durch destruktive Interferenz ausgelöscht werden. Die einzelnen Sendeelemente benötigen hierbei keine Bündelungseinrichtungen.
Um etwa den Abstrahl- / Empfangswinkel nach oben zu verlagern, muss nur der Phasenwinkel der oberen Elemente früher einsetzen, der Phasenwinkel der unteren Elemente entsprechend später. Dadurch wird die Wellenfront gegenüber der Antennenfläche angewinkelt, und der Abstrahlwinkel neigt sich nach oben. Die Bündelung wird verändert, indem z.B. der Phasenwinkel der äußeren Elemente nach-, der der inneren vorgestellt wird, um den Abstrahlwinkel zu erhöhen.
Vorteile von Phased Array Antennen sind:
- Strahlschwenkung im Mikrosekundenbereich.
- Sehr flexible Antennencharakteristik (Richtstrahler, Fächerstrahler, Sektorstrahler).
- Hohe mögliche Richtwirkung, bis hin zum Fixieren der Sendeenergie auf einen Punkt in beliebiger Entfernung (Brennglaseffekt).
- Keine komplexe Form der Antenne nötig, eine flache, rechteckige Fläche genügt.
- Hohe Redundanz durch hohe Anzahl an Sende- / Empfangselementen.
Die Nachteile sind,sofern die Antenne elektronisch schwenkbar sein soll:
- Hoher Technikaufwand, hohe Kosten
- Eingeschränkter Bereich des Richtwinkels (technisches Maximum +/- 60°, wirtschaftlich <30°).
- Hohe Präzisionsanforderungen an die Elemente, die zur Phasenverschiebung nötig sind.
- Geringe Bandbreite der Antenne, da die geometrischen Abstände der Sendeelemente untereinander die Wellenlänge festlegt..
Bei Radar-Anlagen werden Phased-Array Antennen vor allem eingesetzt, wenn es auf eine schnelle und genaue Verfolgung eines beweglichen Ziels ankommt. Beispiele sind Flugabwehrraketen-Systeme wie das amerikanische Patriot und die russischen SA-10 und SA-15.
Eine Variante des Phased Array Radar ist das Active Electronically Scanned Array (AESA) Radar, bei dem jedes einzelne Sende-/Empfangselement eine HF-Quelle besitzt. Es wird vor allem in Kampfflugzeugen eingesetzt.
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[Bearbeiten] Historie
Das erste Radar mit elektronischer Strahlschwenkung war das deutsche Mammut 1. [1]
[Bearbeiten] Beispiele von Gruppenantennen
elektronisch starre Antennen
