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2.2 Aufbaukonzepte
Tabelle 2.1: Anforderung an digitale Phasenschieber für den Einsatz in Gruppenstrahlern.
Anzahl HPBW Anzahl Bits Kleinste Kleinster
Elemente [ ◦ ] Phasenschieber el. Phase [ ◦ ] Winkel [ ◦ ]
4 52,52 2 90 42,43
25 20,39 3 45 20,48
100 10,15 4 22,5 10,16
400 5,07 5 11,25 5,07
1600 2,54 6 5,625 2,53
6400 1,27 7 2,813 1,27
an Elementen, das sich aus der Anzahl der Bits ergebende benötigte Inkrement eines digitalen Phasenschiebers
und der damit einstellbare kleinste Winkel des Gruppenstrahlers. Da weder mögliche
Toleranzen der Komponenten noch das Richtdiagramm der Einzelstrahler berücksichtigt sind, sind
diese Ergebnisse eher als Richtwerte zu sehen. Gegebenenfalls sind die Anforderungen sogar noch
höher.
Ein Lösungsansatz zur einfachen Realisierung der benötigten Komponente ist eine Kombination
aus analogen und digitalen Phasenschiebern. Während große Phasenschritte mit zwei bis drei digitalen
Einheiten eingestellt werden, ist für die kleineren Phaseneinstellungen eine analoge Einheit
vorgesehen. Im Santana-Projekt wird unter anderem an solchen hybriden Phasenschiebern [46, 47]
gearbeitet.
Es bleibt festzuhalten, dass beim Entwurf einer aktiven Antenne mit digitalen Phasenschiebern bereits
im Vorfeld die abschließende Größe des Gruppenstrahlers bekannt sein muss. Anderenfalls ist
ein optimaler Entwurf im Sinne eines guten Aufwand-zu-Nutzen-Verhältnisses nicht möglich. Dies
widerspricht damit bereits dem Wesen eines modularen Konzeptes, auf das im nächsten Abschnitt
noch näher eingegangen wird.
2.2.3 Schaltungstechnik
Bei der Schaltungstechnik für aktive Antennen, also der Realisierung der Rx/Tx-Einheiten in den zuvor
gezeigten Blockschaltbildern, ist vieles zu beachten [48]. Oft sind die Anzahl der Komponenten
und der Kompromiss zwischen Ausgangsleistung, Linearität und Effizienz entscheidende Kriterien.
Aber auch unerwünschte Abstrahlung, der Leistungsbedarf insgesamt und die Modulationsart der
Signale dürfen beim Entwurf nicht vernachlässigt werden.
Bei Satellitenkommunikation werden in der Regel einfache Modulationsverfahren wie BPSK (engl.
binary phase-shift keying) oder QPSK (engl. quadrature phase-shift keying) eingesetzt werden. Dies
ist dadurch bedingt, dass die hohe Signaldämpfung aufgrund der großen Entfernungen das Signal-
Rausch-Verhältnis (engl. signal-to-noise ratio SNR) stark herabsetzt. Nach Shannons Satz zur Kanalkapazität
[49] ist durch das SNR und die Kanalbandbreite die maximale Datenrate für eine fehlerfreie
Übertragung definiert. Auch höherwertige Modulationsverfahren wie 16QAM (engl. quadrature
amplitude modulation) würden keine größeren Datenraten zulassen. Da im Weltall, anders
als im Mobilfunk, kaum Mehrfachreflexionen oder Überlagerungen mit vielen Störsignalen gleichen
Pegels auftreten, ist auch der zweite Vorteil höherwertiger Modulationsverfahren wie beispielsweise
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