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Speisungssysteme

Aktive Antennen

Aktive Phased Array Antennen sind solche, bei denen die Sendeleistung direkt auf der Antenne durch viele Sende- Empfangsmodule geringer Leistung erzeugt wird. Beispiele dafür sind das Tornado-Nose-Radar und das RRP-117 der Luftwaffe sowie das APAR der Marine.

Aktive Antennen sind Phased-Array-Antennen, bei denen statt einer zentralen HF-Leistungserzeugung jedem einzelnen Strahler ein Leistungsverstärker zugeordnet ist, der sich zweckmäßigerweise direkt am Strahler, also in der Antenne befindet. Das hat den Vorteil, dass die nötigen Phasenschieber nur noch kleine Leistungen verarbeiten müssen.

Diese Antenne hier im Bild besteht beispielsweise aus 428 aktiven Strahlerelementen. Aktive Antennen werden im  Kapitel Sender ausführlicher beschrieben.

Passive Antennen

passive Phased Array Antennen unterteilen sich:

Die Leitungsspeisung ist bei der passiven Phased Array Antenne der weitaus häufigere Fall der Leistungszuführung. Für die Leitungsspeisung benötigt man eine Hohlleiterschaltung oder ein Streifenleiternetzwerk, über das die zentral erzeugte Energie auf die einzelnen Elemente verteilt wird (Beispiel: PAR-80).

Eine seltener angewandte Methode stellt die Strahlungsspeisung dar, bei der die Antennenfläche über ein Feedhorn mit der Sendeleistung angestrahlt wird. Diese wird dann über kleine Antennen aufgenommen, in der Phase beeinflusst und anschließend wieder abgestrahlt. (Beispiel: FRK - Patriot).

Serienspeisung einer passiven Antenne

Bei der Serienspeisung der Phased Array Antennen werden die Strahlerelemente nacheinander mit der Sendeleistung versorgt. Die dabei größer werdende Phasenverschiebung durch die längere Zuleitung muss bei der Einstellung der Phasenschieber berücksichtigt werden. Eine Frequenzänderung ist so ohne weiteres bei einer Serienspeisung nicht möglich.

Sollte dennoch eine Frequenzänderung vorgenommen werden, muss der Rechner auch die Phasenverschiebung neu berechnen (oder meist in der Praxis: eine andere Phasenwinkeltabelle nutzen).

Parallelspeisung einer passiven Antenne

Bei der Parallelspeisung der Phased Array Antennen wird die Sendeleistung an jedem Knoten gleichphasig aufgeteilt. Jedes Strahlerelement hat also eine gleichlange Zuleitung und wird demzufolge gleichphasig versorgt.

Das hat den Vorteil, dass der Computer die Länge der Zuleitungen bei der Berechnung der Phasenverschiebung ignorieren kann.

Transmissionstyp

Der Transmissionstyp ist eine Art der Strahlungsspeisung, bei der die Antennenfläche von hinten über ein Feedhorn mit der Sendeleistung angestrahlt wird. Diese wird dann über kleine Antennen aufgenommen, in der Phase beeinflusst und anschließend wieder abgestrahlt.

Der Platz hinter der Phased Array Antenne ist allerdings durch das Speisungsfeld verbaut. Dafür befindet sich der Hornstrahler nicht schattenbildend vor der Antenne.

Der Fla-Raketenkomplex „Patriot” arbeitet mit einer Phased Array Antenne als Transmissionstyp.

Reflexionstyp

Der Reflexionstyp ist eine Art der Strahlungsspeisung, bei der die Antennenfläche von vorn über ein Feedhorn mit der Sendeleistung angestrahlt wird. Diese wird dann über kleine Antennen aufgenommen, in der Phase beeinflusst, an einer Reflektionsebene reflektiert, nochmals durch die Phasenschieber beeinflusst und anschließend wieder abgestrahlt.

Beim Reflexionstyp ist genügend Platz hinter der Antenne um alle Schaltungen unterzubringen (z.B. Phasenschieberansteuerung, Stromversorgung etc.). Dafür stört der Hornstrahler. Genau in der besten Ausstrahlrichtung (mittig) bildet er nicht nur einen Schatten, sondern er würde auch wieder die reflektierte Energie aufnehmen, die dann im Speisungssystem eine stehende Welle erzeugt.

Aber irgendwo möglichst in der Mitte sollte er schon sein, da sonst wieder unterschiedliche Laufzeiten zu den Strahlerelementen auftreten.