dissertation_kuhlmann_2013.pdf (5.032 KB)

2 Aktive Gruppenstrahler
Stromregelung für die HF-Chipsätze. Diese Funktionen, die in den Santana-Antennen nicht vorhanden
sind, was die Messungen und Feldtests [137–139] teilweise erschwert hat, würden vor allem bei
sehr großen Gruppenstrahlern einen reibungslosen Betrieb unterstützen.
Das Schlüsselelement für eine aktive Antenne in Ziegelarchitektur ist der Einzelstrahler. In der Kachelarchitektur
steht ein breites Spektrum an linear wie zirkular polarisierten Strahlern [59,140] zur
Verfügung. Für lineare Polarisation sind in der Literatur einige kantenemittierende Strahler zu finden,
wie beispielsweise Dipol- oder Vivaldiantennen [141, 142]. Um eine zirkulare Polarisation in
Ziegelarchitektur zu realisieren, könnten die Elemente im linken Gruppenstrahler in Abbildung 2.37
linear polarisiert und sequenziell rotiert werden, was andererseits wieder zu den in Abschnitt 2.4
beschriebenen Einschränkungen führen würde.
Es bleibt festzuhalten, dass die reine Ziegelarchitektur für eine aktive Antenne im Millimeterwellenbereich
viele Vorteile mit sich bringt, allerdings auch Nachteile wie eine größere Bautiefe der
Antenne. Bei Einsatz zirkularer Polarisation kommt dem Einzelstrahler eine hohe Bedeutung zu.
2.7 Bewertung und Auswahl
Nachdem in den vorherigen Abschnitten wesentliche Eigenschaften von Gruppenstrahlern diskutiert
und im Speziellen die Anforderungen an aktive Antennen für die Satellitenkommunikation im
Ka-Band dargelegt worden sind, sollen in diesem Abschnitt eine Bewertung der Realisierungsmöglichkeiten
und eine abschließende Auswahl erfolgen.
Auf der mathematischen Beschreibung grundlegender Eigenschaften von Gruppenstrahlern in Abschnitt
2.1 folgte in Abschnitt 2.2 eine Diskussion möglicher Aufbaukonzepte. Bei steuerbaren Antennen
kann zwischen einem phased array, einer DBF-Antenne oder einem hybriden Ansatz aus
beiden unterschieden werden. Tabelle 2.4 fasst die wesentlichen Eigenschaften zusammen.
Tabelle 2.4: Wesentliche Eigenschaften von Aufbaukonzepten aktiver Antennen.
Phased array DBF-Antenne Hybride Antenne
Integrationsdichte mittel hoch mittel
Thermische Belastung gering hoch mittel
Digitalaufwand gering hoch mittel
Modulares Aufbaukonzept eingeschränkt ja eingeschränkt
Maximale Antennengröße eingeschränkt unbeschränkt eingeschränkt
Nutzbandbreite eingeschränkt unbeschränkt kaum eingeschränkt
Funktionalität gering hoch mittel
Es ergeben sich Vorteile für phased arrays und hybride Antennen bei den Eigenschaften Integrationsdichte,
thermische Belastung und Digitalaufwand, wobei die thermische Belastung als nahezu
identisch mit der einer DBF-Antenne einzustufen ist, wenn zwischen Phasenschieber und Antenne
noch Verstärker zum Einsatz kommen. Bei der Integrationsdichte müssen Komponenten, Leitungen
und Netzwerke berücksichtigt werden, weshalb beim phased array dieser Punkt nur als mittel und
nicht als gering eingestuft wird. Abschätzungen in Projektphase III des Vorhabens Santana mit kommerziell
erhältlichen 5-Bit-Phasenschiebern [143] für das Ka-Band haben sogar gezeigt, dass die
Integrationsdichte auf HF-Ebene fast gleich der einer DBF-Antenne ist.
56