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2.2 Aufbaukonzepte
φ φ φ
Rx/Tx
Rx/Tx Rx/Tx Rx/Tx
a)
DSP
Abbildung 2.2: Vereinfachte Blockschaltbilder von a) einem phased array und b) einer DBF-
Antenne.
b)
DSP
verteilt. Vor jeder Antenne befindet sich ein einstellbarer Phasenschieber, um die Strahlsteuerung
zu ermöglichen. Weitere notwendige Komponenten wie Verstärker und Kontrollelemente sind zur
besseren Übersicht nicht dargestellt. Bei einer DBF-Antenne (Abbildung 2.2b) ist für jedes Einzelelement
ein Sender bzw. Empfänger vorgesehen, die Phasen und auch die Amplituden werden im
digitalen Signalprozessor (DSP) eingestellt.
Aus Abbildung 2.2 lässt sich bereits erahnen, dass die Umsetzung einer DBF-Antenne gegenüber einem
phased array aufwendiger ist. Dies bringt aber auch die eingangs erwähnten Vorteile mit sich.
Eine Mehrfachkeulenausbildung kann zwar ebenfalls mit phased arrays realisiert werden, allerdings
zu Lasten der niedrigeren Integrationsdichte, da für jedes Antennenelement mehr als ein einstellbarer
Phasenschieber benötigt wird [43]. Des Weiteren kann bei phased arrays die nutzbare Bandbreite
weiter eingeschränkt sein, als es bei DBF-Antennen der Fall ist, was im folgenden Unterabschnitt
beschrieben wird.
Nutzbare Bandbreite von phased arrays
Die nutzbare Bandbreite ergibt sich bei phased arrays daraus, dass oft Phasenschieber und keine
echten Verzögerungselemente zum Einsatz kommen. Die eingestellte Phase gilt damit nur bei einer
Frequenz, in der Regel der Mittenfrequenz des Signals. Für ein Signal der Bandbreite B verringert
bzw. vergrößert sich diese Phase an den Rändern des Signalspektrums, und die Richtung der Hauptkeule
wird frequenzabhängig (engl. pattern squint) [26].
Für den weiteren Vergleich der Aufbaukonzepte wird im Folgenden der Einfachheit halber von
einem linearen Gruppenstrahler ausgegangen, dessen Elemente wie in Abbildung 2.3 entlang der
x-Achse positioniert sind. Sämtliche Berechnungen können auch für andere Geometrien durchgeführt
werden, wobei man zu ähnlichen Ergebnissen gelangt. Bei einer gewählten Schwenkrichtung
u 0 = sin θ 0 , v 0 = 0, w 0 = 1 − u 2 0 für die Mittenfrequenz f 0 ergibt sich für ein Signal der Frequenz
f x die neue Richtung [26]
u x = u 0
f 0
f x
. (2.17)
Als Grenze für die tatsächlich nutzbare Bandbreite wird oft die 3 dB-Keulenbreite (engl. half-power
beamwidth - HP BW ) des Gruppenstrahlers herangezogen, also der Winkelbereich, in dem die Leis-
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