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4 Zusammenfassung und Ausblick
Abschnitt 3.1 die Möglichkeiten der heutigen Aufbau- und Verbindungstechnik kurz wiederholt, und
es wird auf die elektrischen Eigenschaften von in Substrat integrierten Wellenleitern (engl. substrateintegrated
waveguide - SIW) eingegangen.
Die Untersuchung der Gruppenstrahler erfolgt in zwei Schritten. Eine SIW-Antenne wird nur als
passive Variante aufgebaut. Die Leistungsfähigkeit der Komponenten der Einzelstrahler wird anhand
von Simulationen diskutiert, bevor ein 3x3- und ein 5x1-Gruppenstrahler untersucht werden.
Messergebnisse stimmen bis auf erwartete Toleranzen gut mit den theoretischen Werten überein.
Eine Kalibrierung kann erfolgreich durchgeführt werden. Lediglich die erhoffte Verbesserung durch
die Entkopplung der Einzelstrahler bleibt aus, was nichtidealen Messbedingungen zu schulden ist.
Die erste SIW-Antenne erfüllt ansonsten jedoch alle Voraussetzungen, um als Basiselement in einer
aktiven Antenne eingesetzt zu werden. Dazu gehört auch eine Unterstützung für Polarisationsvielfachzugriff
und -nachführung.
Die in Abschnitt 3.3 vorgestellte zweite SIW-Antenne basiert, was den Einzelstrahler angeht, zum
Großteil auf der ersten Ausführungsform. Nur der CPW-SIW-Übergang wird verändert, um einen
kompakteren Aufbau zu ermöglichen. Der zweite Entwurf erfolgt ebenfalls in zwei Schritten. Nach
einer Untersuchung mit Hilfe von Simulationen des neuen Einzelstrahlers unter Berücksichtigung
einer Mehrlagenplatine, wie sie für die Signalverteilung einer aktiven Antenne benötigt wird, ist
zunächst wieder ein passiver Gruppenstrahler, diesmal der Dimension 8x1, Gegenstand der Untersuchung.
Die Ergebnisse stimmen sehr gut mit den erwarteten Werten überein, und durch die Entkopplung
der Einzelstrahler wird auch eine wesentliche Verbesserung der Abstrahlungseigenschaften erreicht.
Der zweite Teil betrifft den Entwurf und die Umsetzung einer aktiven 16x1-Sendeantenne,
wobei die Einzelstrahler des 8x1-arrays ohne Änderung übernommen werden. Die Chipsätze wie
auch das Netzwerk zur LO-Signalverteilung funktionieren im Bereich normaler Toleranzen, wie sie
für diese Komponenten zu erwarten sind. Aufgrund der Ziegelarchitektur und des damit gewonnenen
Platzes können weitere Funktionen wie eine Stromregelung und Temperaturüberwachung für jeden
Chipsatz auf dem Antennenmodul integriert werden. Diese Funktionen können, vor allem bei sehr
großen Gruppenstrahlern, einen reibungslosen Betrieb des Gesamtsystems unterstützen. Zur Abführung
der entstehenden Wärme wird ein Kühlkonzept präsentiert und erfolgreich verifiziert. Es lässt
sich modular erweitern und ist auch für große Gruppenstrahler geeignet. Die Antennenmessungen
werden an einem 16x1-Modul durchgeführt und bestätigen sehr gut die vorangegangenen Ergebnisse
und die damit verknüpften Erwartungen an das System.
Die in der vorliegenden Arbeit entworfene DBF-Antenne in Kombination mit einer Entkopplung der
Einzelstrahler unter Berücksichtigung realer Einflüsse kann als Basismodul für große Antennen für
Satellitenkommunikation eingesetzt werden. Der gesamte Aufbauprozess, von der Herstellung der
Leiterkarten über die Montage und Verbindung der MMICs bis zum Anlöten sämtlicher Verbinder,
ist kompatibel mit einer Fertigung in großer Stückzahl. Einzuhaltende Toleranzen werden bereits
mit heutiger Technologie weit unterboten, was einerseits geringe Herstellungskosten mit sich bringt
und andererseits ein großes Potenzial für Anwendungen bei höheren Frequenzen birgt.
Für eine aktive SIW-Antenne in der Ziegelarchitektur bieten sich weitere Einsatzmöglichkeiten, wie
beispielsweise in Kurzstreckenübertragungen bei 60 GHz oder Verbindungen im noch wenig genutzten
Bereich von 70 GHz bis 80 GHz [190], an. Ebenfalls in Frage kommen heutige Abstandsradargeräte
bei 77 GHz im Bereich privater Kraftfahrzeuge.
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