PDF-file - Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik an der Universität ...
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Die Phased-Array-Antenne des VHF-ST-Radars Kühlungsborn 25<br />
3 Die Phased-Array-Antenne des VHF-ST-Radars<br />
Kühlungsborn<br />
Antennenarrays (Gruppen<strong>an</strong>tennen) sind Antennenstrukturen, die aus mehreren<br />
Einzel<strong>an</strong>tennen linear, orthogonal-pl<strong>an</strong>ar, zirkular-pl<strong>an</strong>ar o<strong>der</strong> nichtpl<strong>an</strong>ar (3-dimensional)<br />
aufgebaut sein können. Beim Phased-Array Kühlungsborn h<strong>an</strong>delt es sich um ein<br />
orthogonal-pl<strong>an</strong>ares Array.<br />
Phasengesteuerte Gruppen<strong>an</strong>tennen werden vorr<strong>an</strong>gig in Radar<strong>an</strong>lagen eingesetzt, bei<br />
denen es darauf <strong>an</strong>kommt, das Antennenrichtdiagramm zur Überwachung und Zielverfolgung<br />
sehr schnell zu schwenken o<strong>der</strong> die Dimension <strong>der</strong> Antennenstruktur ein<br />
mech<strong>an</strong>isches Verfahren zur Schwenkung ausschließt. Die Schwenkung erfolgt durch eine<br />
Speisung <strong>der</strong> Einzelstrahler mit jeweils um den gleichen Winkel phasenverschobenen<br />
Strömen.<br />
Die Antennensteuerung erfolgt entwe<strong>der</strong> durch das Schalten von Umwegleitungen mittels<br />
Relais o<strong>der</strong> wird durch rechnergesteuerte Phasen- und Amplitudenvariation realisiert.<br />
Letztere Methode wird in Radargeräten zur Zielerfassung und -verfolgung eingesetzt, bei<br />
denen es notwendig ist, das Richtdiagramm mit maximaler Winkelauflösung in<br />
Zenitablagen bis 60° über alle Azimutwinkel zu schwenken. Dies setzt indes <strong>für</strong> jeden<br />
Strahler eine separate Einspeisung inklusive Sende- und Empf<strong>an</strong>gseinheit voraus und ist<br />
daher technisch sehr aufwendig und entsprechend kostenintensiv.<br />
Bei Arrays <strong>der</strong>en Richtcharakteristik nur in bestimmte Winkel geschwenkt wird, z.B. zur<br />
Durchführung des DBS-Experiments in Kühlungsborn bietet sich die kostengünstigere<br />
Vari<strong>an</strong>te <strong>der</strong> Schaltung von Umwegleitungen <strong>an</strong>.<br />
Die Sende-Empf<strong>an</strong>gs<strong>an</strong>tenne des VHF-ST-Radars<br />
in Kühlungsborn besteht aus 144 Vier-Elemente-<br />
Yagi-Antennen, die in quadratischen Subsystemen<br />
(Feed-Subarrays) aus jeweils 4 Antennen in einer<br />
6 x 6 Matrix <strong>an</strong>geordnet sind. Die Antennen sind<br />
im Winkel von 45° zur Nord-Süd-Achse<br />
ausgerichtet, damit im DBS-Modus in zonaler (Ost-<br />
West) und meridionaler (Nord-Süd) Richtung eine<br />
identische Antennencharakteristik genutzt werden<br />
k<strong>an</strong>n (vgl.[Rub97]).<br />
3,96m<br />
3,96m<br />
Bild 3.1: Feed-Subarray<br />
Im SA-Mode ist das Antennenfeld im Empf<strong>an</strong>gsfall in sechs Einzelfel<strong>der</strong> zu je 6<br />
Subsystemen aufgeteilt, die maximal sechs Empf<strong>an</strong>gsk<strong>an</strong>älen zugeordnet werden können.
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