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Wellen) zirkularer Polarisation oft vorteilhaft sind. Zum Empfang von linear polarisierten Signalen
mit mobilen Antennensystemen müsste man die Antenne stets nachführen, um sie auf die Orientierung
des elektrischen Feldvektors der Welle auszurichten (engl. polarization tracking) [18–20].
Signale von Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen sind daher oft zirkular polarisiert. Bei Verbindungen
zwischen ortsfesten Nutzern und geostationären Satelliten wird oft die technisch einfacher zu
realisierende lineare Polarisation eingesetzt.
Bei Flugzeugen können VSAT-Antennen aufgrund der Aerodynamik nicht ohne weiteres eingesetzt
werden. Der zusätzliche Treibstoffverbrauch durch den erhöhten Luftwiderstand würde die Kosten
für derartige Systeme zu stark erhöhen. Vorhandene Lösungen für Flugzeuge bestehen daher oft aus
einer Kombination aus sehr flachen Parabolspiegeln und aktiven Gruppenstrahlern. Diese Systeme
können mit geringen aerodynamischen Einbußen unter einem flachen Radom auf der Außenhaut befestigt
werden.
Demgegenüber bringt jede Art von aktiver Antenne, also Antennen, deren Hauptkeule mit Hilfe
von aktiver Schaltungstechnik in verschiedene Richtungen gesteuert werden können, den Vorteil
der trägheitslosen Nachführung mit sich. Aktive Antennen können in mehrere Kategorien unterteilt
werden. Zum einen gibt es die Möglichkeit, die Hauptkeule eines passiven Gruppenstrahlers
mit Hilfe von einem fest verdrahtetem Speisenetzwerk in eine bestimmte Raumrichtung zu steuern.
Ein Speisenetzwerk hat beispielsweise ein Eingangstor und speist jede einzelne Antenne mit
einem Signal entsprechender Amplitude und Phase, so dass sich die Signale aller Antennen in die
gewünschte Raumrichtung konstruktiv überlagern. Aufgrund des Reziprozitätstheorems [21] werden
umgekehrt im Empfangsfall Signale aus dieser gewünschten Raumrichtung am Eingangstor
ausgegeben. Speisenetzwerke können mehrere Eingangstore haben. Jedes Tor sorgt dann für eine
Strahlformung in eine diskrete Raumrichtung. Die aktive Strahlsteuerung geschieht also durch Auswahl
des Tores, beispielsweise mit einer Schaltmatrix. Ein bekannter Vertreter solcher Netzwerke ist
die Butler-Matrix [22]. Diese wird durch eine Verschaltung von mehreren 3 dB-Richtkopplern und
Leitungen einer definierten elektrischen Länge (Phase) realisiert. Allerdings ist die Anzahl der Einund
Ausgänge einer Butler-Matrix auf Zweierpotenzen limitiert [23]. Neben anderen Speisenetzwerken
gibt es mit der Rotman-Linse auch quasi-optische Ansätze zur Strahlsteuerung von Gruppenantennen
[24]. Butler-Matrizen und Rotman-Linsen werden zwar häufig für Radaranwendungen mit
eindimensionalen (linearen) Gruppenstrahlern eingesetzt, der Aufbau bei zweidimensionalen (planaren)
Gruppenstrahlern kann jedoch sehr komplex ausfallen, vor allem bei vielen Einzelstrahlern
oder Raumrichtungen [25], weshalb diese Ansätze in dieser Arbeit nicht weiter untersucht werden.
Phasengesteuerte Gruppenantennen (engl. phased arrays) bestehen aus vielen Einzelelementen, wobei
für jedes dieser Elemente ein sogenannter Phasenschieber zur Verfügung steht, mit dem die elektrische
Phase eines Signals variiert werden kann. Im Falle einer Sendeantenne wird das Sendesignal
nach der letzten Stufe der Sendeeinheit, üblicherweise ein Verstärker mit hoher Ausgangsleistung,
mit einem Speisenetzwerk auf die Phasenschieber verteilt. Durch Verändern der Phasen jedes Signals
kann man die Raumrichtung für eine kohärente Überlagerung aller Signale einstellen. Im Falle einer
Empfangsantenne gilt wiederum das Reziprozitätstheorem, und nur Signale aus einer ausgewählten
Raumrichtung werden im Speisenetzwerk kohärent aufsummiert und über einen üblicherweise
rauscharmen Verstärker empfangen. Eine gute Übersicht über die Grundlagen von phased arrays ist
in [23] und in [26] zu finden. Ursprünglich oft als Radarantenne beim Militär eingesetzt [27], finden
sich heute auch Anwendungen im zivilen Bereich, unter anderem für die Satellitenkommunikation
im Ku-Band an Bord von Flugzeugen [28–31].
Eine Abwandlung von phasengesteuerten Gruppenantennen sind reflektierende Gruppenantennen
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