Diskussion:Phased-Array-Antenne

Dieser Artikel enthält einen Fehler im Abschnitt "Funktion". Bei einem linearen Antennenarray verschiebt sich die Hauptstrahlrichtung immer in Richtung der Dipole an denen die Phase hinterhereilt. Dies wird im Artikel genau falsch beschrieben. Die Phase setzt an diesen Dipolen/Patches später ein. Leider bin ich nicht mit dem Wikipedia-Artikel-Schreiben vertraut, deshalb hier mein Kommentar. Siehe http://www.ihe.uni-karlsruhe.de/download/AAS-Skript-2007.pdf Seite 75 oben. M. Beringer 17. Aug 2007

Ist eigentlich eine Phased Array Antenne, das gleiche wie ein Antennenarray oder nur ein spezielles Antennenarray. Ich möchte den Artikel Array überarbeiten und frage mich, wo der Link nun den hingehört. --Friese 15:29, 27. Jun 2004 (CEST)

Ein Phased Array ist eine spezialform eines Antennenarrays. Bei einem Ant. Array kann man noch einzelne Antennen sehen, bei einer PAA sind diese in einem oder mehrere Module zusammengefasst.

so sind z.b. in der hier http://mitglied.lycos.de/radargrundlagen/kartei/air_defense/pic/rrp.jpg in einem modul ca. 15 dipole verstaut. --Dedi 15:56, 24. Jul 2004 (CEST)

Der Unterschied soll darin liegen, ob die Elemente noch sichtbar sind? Das sehe ich nicht so. Du hast Recht, ein Phased Array ist ein Sonderfall eines Arrays. Dabei wird die Phasenlage der einzelnen Elemente bewußt gesteuert. Bei einem normalen Array werden alle Elemente mit der gleichen Phasenlage gespeist. Unabhängig davon können aber die Elemente in einem gemeinsamen Schutzgehäuse untergebracht werden oder auch nicht. Die üblichen Basisstationen im Mobilfunk sind Antennen-Arrays, oft sogar Phased Arrays, aber die Elemente sind immer in einem gemeinsamen Gehäuse, so dass man die einzelnen Antennen nicht mehr sieht. --Asdert 17:51, 24. Jul 2004 (CEST)

o.g. Fehler korrigiert --Averse 15:16, 17. Aug. 2007 (CEST)

16 Bit Steuerwort

Ich glaub kaum, dass man ein 16 Bit Steuerwort für einen 4 Bit-Phasenschieber verwendet.--HDP 15:35, 18. Aug. 2007 (CEST)

Zugegeben: das Bit 15 ist in meinem Beispiel immer Null und kennzeichnet somit, dass das Steuerwort nur aus einem Byte besteht. Ansonsten ist das Steuerwort seriell und muss schliesslich auch ein paar Adressbits (hier: Bit 0 bis Bit6) haben. Bit 7 bis 10 enthalten die Daten für den Phasenschieber, 11 bis 14 die Daten für den variable Attenuator. Aber so tief wollte ich dieses Thema gar nicht angehen, sonst müsste für jedes Radar eine Extratabelle für die Software erstellt werden und ob das den jeweiligen Herstellern gefallen wird, dass man diese Daten veröffentlicht, ist auch nicht sicher.

:-) --Averse 20:58, 18. Aug. 2007 (CEST)

geringe Bandbreite?

Seh ich nicht ein. – Rainald62 04:56, 28. Feb. 2010 (CET)

Ich eigentlich auch nicht, aber es gibt Leute, die messen Bandbreite an der Verwendbarkeit für UWB-Anwendungen und für die ist sogar eine LPDA wegen der unterschiedlichen Phasenlaufzeiten einzelner Frequenzanteile zu schmalbandig. Trotzdem ist die nutzbare Bandbreite ein Problem beim Design von Phased Array Antennen (PAA).

Eine PAA sollte im Wesentlichen die Bandbreite der Einzelstrahler haben. Wenn das abgestimmte Dipole sind, ist es mit der Bandbreite nicht doll. Einzelstrahler mit sehr viel höherer Bandbreite sind möglich, aber jetzt kommt das Problem des Strahlerabstandes in der Gruppenantenne und sein wesentlicher Einfluss auf die Gitterkeulen, wenn der Abstand (abhängig von der Wellenlänge) zu groß wird. Da es bei dem Aufwand einer PAA immer auf extrem schmale pencil beams bei gleichzeitig sehr hohem Antennengewinn und (vor allem bei militärischen Anlagen) auf einen möglichst geringen durchschnittlichen Pegel der Nebenkeulen ankommt, kann deswegen nur ein geringer Teil der möglichen Bandbreite der Einzelstrahler genutzt werden. Die Bandbreite der Antenne kann also nicht allein von den Abstrahlungseigenschaften betrachtet werden, sondern muss auch auf die Verwendbarkeit des sich zu den Bandgrenzen hin verschlechternden Antennendiagramms hin untersucht werden.

Es handelt sich bei den Anwendungen sehr großer PAA meist um Radargeräte. Bei einem Beispiel im L-Band beträgt die notwendge Bandbreite der PAA (1215 – 1400 MHz) etwa 13% der Trägerfrequenz. Ob das nun viel oder wenig ist, sei dahingestellt, aber allein durch die engen Frequenzbandgrenzen höherer Radarbänder (S-Band: 3…6% und im X-Band: 1…2%) sind größere Bandbreiten für diese Anwendungen auch überhaupt nicht nötig.

Bei der derzeitig entwickelten Krähennestantenne als aktive omnidirektionale PAA ist die Bandbreite ebenfalls limitiert, hier durch die bisherige ausschließliche Verwendung von magnetischen Schleifenantennen als Einzelstrahler (praktisch eine Spule mit einer einzelnen Windung) um den Einfluss der Speiseleitungen möglichst gering zu halten. --Christian Wolff 08:37, 28. Feb. 2010 (CET) (Nachsatz: --Christian Wolff 09:48, 28. Feb. 2010 (CET))

Ja, die Richtung der Gitter(neben)keulen hängt von der Wellenlänge ab, aber das ist eher ein Vorteil, verteilt sich doch die Energie eines Pulses auf verschiedene Richtungen, wodurch sehr unwahrscheinlich wird, dass ein großes Objekt in Nebenkeulenrichtung für ein kleines in der Hauptrichtung gehalten wird (ja, Radar ist eine Hauptanwendung, eine andere sind Sat-Tranceiver für Flugzeuge).

Also diesen angeblichen Nachteil streichen?

Gruß – Rainald62 14:19, 28. Feb. 2010 (CET)

Von mir aus ja, da dieser Nachteil auf die Anwendung Radar beschränkt ist, aber dann sollte an anderer Stelle erwähnt werden, dass diese Gitterkeulen dann und nur dann entstehen, wenn der Abstand zwischen den Einzelstrahlern nicht auf die Wellenlänge abgestimmt ist. Und somit ist in den meisten Anwendungen, wo es darauf ankommt dass solche Gitterkeulen gar nicht entstehen (eben Radar), die Phased Array Antenne wieder sehr, sehr schmalbandig!

Und einen Vorteil kann ich da gar nicht sehen: im Gegenteil, bei Radar muss eben generell der durchschnittliche Pegel der Nebenkeulen auf unter 30 dB gehalten werden. Die stärkste Nebenkeule sollte nicht größer als -23 dB sein und selbst dann sind zusätzlich aufwändige elektronische Schaltungen nötig um die Signale aus den Nebenkeulen zu unterdrücken. Das ist ein ganz spezielles Thema im elektronischen Kampf - die werden sich bedanken, wenn da plötzlich zusätzlich noch Gitterkeulen auftreten sollen! --Christian Wolff 21:36, 28. Feb. 2010 (CET)

Welcher Nachteil? "sehr, sehr schmalbandig" stimmt ja nicht, denn der Abstand zwischen den Einzelstrahlern muss nicht abgestimmt, darf bloß nicht zu groß sein. Deine 13 % BB sind kein Problem, wenn der Abstand der Einzelelemente für das obere Ende des Frequenzbandes passt.

Grundlagen: Wenn Du Gitterkeulen hast, fächern sie mit sinkendem Abstand der Einzelstrahler bzw. mit sinkender Frequenz auf, es verschwinden zuerst die höheren Ordnungen, zuletzt auch die beiden Keulen erster Ordnung (1-dim). Dabei unterliegen sie der Richtcharakteristik des Einzelstrahlers, verschwinden also typischerweise nicht abrupt bei 90°, sondern werden vorher schwach. Insbesondere steigt der Pegel der Nebenkeulen nicht dadurch an, dass man einem Einzelstrahler mehrere identische Strahler zur Seite stellt, "zusätzlich noch Gitterkeulen" ist also falsch.

1. Bsp.: Einzelstrahler = Teleskop mit kreisförmiger Öffnung D, Richtcharakteristik = Airy-Scheibchen, Array = zwei Teleskope im Abstand N·D. Da entstehen nicht 10^5 sichtbare Nebenkeulen im ganzen Halbraum, sondern nur einige (5 bis 10 mal N) innerhalb des Gebiets, in dem das Airy-Scheibchen überhaupt Intensität hat.

2. Bsp.: Patch-Antenne in Gruppen unterteilt, innerhalb der Gruppen konstante Phase, Gruppen = Einzelstrahler, Richtcharakteristik = leidlich schmale Keule, Array = mehrere Gruppen mit steuerbarem Phasenunterschied. Da der Abstand der "Einzelstrahler" bauartbedingt mehrere Lambda beträgt, gibt es Gitterkeulen. Die nullte Ordnung ist verschmälerte Hauptkeule, die Gitterkeulen erster Ordnung liegt am Rand der Einzelstrahlerkeule. Leichtes Schwenken der Hauptkeule erhöht nun den Pegel einer der beiden Gitterkeulen, sagen wir mal auf -10 dB. Erhöhen der Modulationstiefe (unteres Seitenband) auf einige 10 % verschmiert die Gitterkeule erster Ordnung, nicht die Hauptkeule, die Nebenkeulendämpfung erreicht, say, 23 dB ;-)

Gruß – Rainald62 23:48, 28. Feb. 2010 (CET)

Tut mir leid: habe ich keine Ahnung von. Wie gesagt: ich rede von Radar: ich kennen nur phased Array Antennen für militärische Anwendungen (aber da fast alle), die zwischen 0,8 und 40 GHz Arbeitsfrequenz arbeiten. Diese Antennen müssen sehr kompakt sein und es dürfen definitiv keine Gitterkeulen auftreten, weshalb der Abstand der Einzelstrahler einem λ/2-Kriterium unterliegt und niemals größer als λ werden darf. Und wenn, wie du sagst der Abstand der „Einzelstrahler“ bauartbedingt mehrere Lambda beträgt, dann sind solche Einzelstrahler für diese Art Anwendungen bauartbedingt nicht verwendbar. Radar ist zwar nur eine Anwendung für PAA, deckt aber geschätzt mehr als 90% aller realisierten Antennen ab. Deine Anwendungsgebiete kenne ich nicht.

Ich weiß nicht, wo ich „zusätzlich noch Gitterkeulen“ gesagt haben soll. Der Begriff Gitterkeule ist quasi definiert als rasterartig auftretende sehr starke Nebenkeulen, die in den Bereich des Pegels der Hauptkeule kommen. Natürlich steigen ausgewählte Nebenkeulen mit zunehmenden Elementeabstand erst langsam an, ehe sie zu Gitterkeule werden. Mir das jetzt hier zu erklären wollen, ist etwas weit hergeholt. Diese Gitterkeulen sind, wenn sie dann auftreten aber wirklich zusätzliches Problem. Man kann sie elektronisch unterdrücken, es bleibt aber die verschlechterte energetische Bilanz, was schlussendlich die Effektivität der Antenne herabsetzt. --Christian Wolff 09:05, 1. Mär. 2010 (CET)

Übrigens: habe gerade deine Änderung im Antennendiagramm gesehen: (von ungünstig auf zu groß). Damit habe ich auch meine Probleme, weil das dann und nur dann stimmt, wenn die Abstände zwischen den Einzelstrahlern gleichbleibend sind. Deine Änderung trifft also nicht für thinned arrays zu (und in der Folge auch nicht für Krähennestantennen), bei denen diese Abstände eine zufällige Größe sind. --Christian Wolff 13:05, 1. Mär. 2010 (CET)

Eine Anwendung für die in Bsp. 2 beschriebene Geometrie sind Radarantennen für die Überwachung von Verkehrsströmen auf mehrspurigen Straßen. Da zeigen zwar möglicherweise Gitterkeulen auf die Gegenfahrbahn, sind aber wegen der Richtcharakteristik der Einzelstrahler schwach.

Lesehilfe für "zusätzlich noch Gitterkeulen": dort, letzter Halbsatz

Es geht um den angeblichen Nachteil der eingeschränkten Bandbreite. Wenn Gitterkeulen vorhanden sind, werden sie bei Vergrößerung der BB weniger störend. Dass sie bei manchen Anwendungen ganz zu vermeiden sind, ist ein anderes Thema.

Zur Änderung in Antennendiagramm#Gitterkeulen: Problem ist erkannt, bestand allerdings vorher auch ('Abstand' im Singular), Vorschlag? Zufällige Platzierung ist übrigens suboptimal (es sei denn, der geistige Aufwand für ein leistungsfähigeres Design wird in die Optimierung einbezogen). Zwei bekannte Arrays astronomischer Radioantennen sind Y- bzw. kreisförmig. – Rainald62 14:27, 1. Mär. 2010 (CET)

passive Strahlschwenkung PESA versus aktive Strahlschwenkung AESA

Auf der englischen Wikipedia gibt es zwei Artikel, [1] und [2]. Kann jemand Bitte den Artikel überarbeiten so dass der UNterschied zwischen den beiden für den "normalen" Leser klar wird?--Arado (Diskussion) 16:46, 10. Jan. 2015 (CET)

Wozu? Der Unterschied zwischen passiver Phased Array und aktiver Phased Array liegt nur darin, dass bei der passiven Antenne der Leistungsverstärker des Senders nicht innerhalb der Antenne lokalisiert ist. Es hat also mit der Antennenfunktion selbst nichts zu tun. Auch der englische Artikel en:Phased Array passend zu diesem hier, hat dafür bestenfalls einen oder zwei Sätze parat. Dafür sind aber deren Erklärungen dazu schon mal völlig daneben. Einen Artikel AESA haben wir auch.

Eine passive Phased Aray Antenne ist vielleicht die ältere Version, aber deswegen nicht veraltet und schon gar nicht nur auf Laufzeitröhren beschränkt. In Flugsicherungsradargeräten wird generell dieses Prinzip verwendet. Ganz einfach deswegen, weil es für die Wartungsfreundlichkeit sehr viel besser ist, ein defektes Halbleitermodul im Sender im laufenden Betrieb wechseln zu können (Hot Swapping), als regelmäßig Wartungstage einzulegen, um für diesen Zweck auch noch bei jedem Wetter auf die Antenne zu klettern. (Der Flugbetrieb wäre an solchen Tagen natürlich nur eingeschränkt möglich.)

Es ist nicht sehr zielführend, sich immer an den Artikeln der englischen Wikipedia zu orientieren, schon gar nicht beim Thema Radar. Und mit Verlaub: wenn diese Briten auch noch verschiedene Artikel für z.B. eine [[Antenne mit Batterie]] und eine [[Antenne ohne Batterie]] erstellen und dafür spezielle Abkürzungen in den Verkehr bringen, dann hat das mit der deutschen Wikipedia nichts zu tun. Die Briten behaupten schließlich auch als Einzige und im vollen Ernst, dass das Radar von James Wattson-Watt in Großbritannien erfunden wurde. Alles, was davor erfunden wurde, war ja noch kein richtiges Radar. (Die deutschen Radargeräte, wie Seetakt, Freya die teilweise vor der Inbetriebnahme der Chain Home an die Truppe ausgeliefert wurden, werden erfolgreich ignoriert. Das erste Phased Array der Welt war das deutsche Mammut, welches aber nach ausschließlich britischen Quellen nur als Labormuster angeblich gar nicht in Betrieb gegangen ist. Warum solche Labormuster aber in größerer Stückzahl produziert und bis nach Südnorwegen in die Truppe ausgeliefert wurden, können diese britischen Quellen leider nicht erklären.)--≡c.w. 20:04, 10. Jan. 2015 (CET)