PDF-file - Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik an der Universität ...

Arraytheorie 29
4 Arraytheorie
Der Begriff Array bezieht sich in den folgenden Ausführungen in Referenz zum Phased-
Array Kühlungsborn auf eine planare Gruppenantenne die als Querstrahler (broadside
array) fungiert und deren Einzelstrahler linear oder orthogonal äquidistant angeordnet sind.
Die Aperturbelegung (Amplitudenverteilung der speisenden Ströme) wird, soweit nicht
explizit angedeutet, als uniform vorausgesetzt. Zur Schwenkung der Richtcharakteristik
werden die Einzelelemente mit linear fortschreitendem Phasenversatz angesteuert. Es gilt
das Reziprozitätstheorem (s.[Sti84] Bd.1, S.203ff.), so daß sich die Eigenschaften im
Sendebetrieb auf das Verhalten im Empfangsbetrieb übertragen lassen. Die Radiowellenlänge
λ ist konstant.
Eine Übersicht über die charakteristischen Eigenschaften und aktuellen Richtdiagramme
der Phased-Array-Antenne Kühlungsborn sind im Anhang A dargelegt.
Berechnungsgrundlage für die Eigenschaften des Phased-Array Kühlungsborn sind die mit
NEC-Win Pro ermittelten Richtcharakteristika für die 4-Elemente-Yagi und das Feed-
Subarray als Elementarstrahler. Das Antennenanalyseprogramm NEC-Win Pro ist in
[Rub97] vorgestellt, die Datenweiterverarbeitung und grafische Ausgabe erfolgte mit
MATLAB Version 5.0.
4.1 Richtcharakteristik, Richtdiagramm und
Leistungsdiagramm
(radiation pattern, field pattern and power pattern)
Die Richtcharakteristik ist die Richtungsabhängigkeit (Azimut , Elevation), der von einer
Antenne erzeugten Feldstärke (field intensity) nach Amplitude, Phase und Polarisation in
einem konstanten Abstand von der Antenne. Diese Abhängigkeit beschränkt sich in der
Praxis auf das Fernfeld und die Amplitude der elektrischen Feldstärke E einer bestimmten
Polarisation. Im Fernfeld sind die Vektoren der elektrischen und der magnetischen
Feldstärke in Phase, stehen senkrecht aufeinander und quer zur Ausbreitungsrichtung der
Wellen.
Im allgemeinen bevorzugt man die auf den Maximalwert bezogene Richtcharakteristik:
( ϕ,
ϑ)
H(
ϕ,
ϑ)
E
C(
ϕ , ϑ)
= =
(4.1)
E H
max
max