Konforme Gruppenantenne für das Experimentalsystem ERAKO

Motivation und Hintergrund

Konform in die Oberfläche integrierte Antennen werden für zukünftige Informationssysteme eine große Rolle spielen. Weltweite Forschungsaktivitäten erstrecken sich auf die Bereiche Radar, Kommunikation und Navigation. In der Luft- und Raumfahrt führt die Verwendung von konformen Gruppenantennen zu einem verbesserten aerodynamischen Verhalten von Flugzeugen, Raketen oder Drohnen. Durch die Einsparung von platzaufwendigen, mechanisch stark beanspruchten Radarsystemen in der Flugzeugnase kann das nur begrenzt zur Verfügung stehende Volumen besser genutzt werden. Durch oberflächenangepasste Antennen ist ein größerer Sichtbereich für Radaranwendungen möglich. Desweiteren können Radomeinflüsse besser in den Antennenentwurf mit einbezogen werden. Auf dem zivilen Sektor gibt es Anwendungen im Automobilbereich, z.B. Antikollisions- und Abstandsradar zur Erhöhung der Fahrsicherheit.

Im Rahmen des Projektes "Elektronisches Radar mit Konformer Antenne (ERAKO)" wird ein Experimentalsystem für das X-Band aufgebaut. In dieser abteilungsübergreifenden Projektarbeit ist die Abteilung Antennen und Streufelder für die Entwicklung der konformen Gruppenantenne mit aktiver Apertur verantwortlich.

Ziele des Projektes

Mit Hilfe des ERAKO-Demonstrators und der Elektronik vorhandender Experimentalsysteme soll erstmalig gezeigt werden, dass die Erzeugung von SAR-Radarbildern mit einer oberflächenangepassten Gruppenantenne möglich ist. Unter realen Einsatzbedingungen soll echter Radarbetrieb demonstriert werden. Das Potential und die Leistungsfähigkeit der in der Vergangenheit für konforme Gruppenantennen entwickelten Verfahren, Technologien und Messmethoden soll dabei unter Beweis gestellt werden.

Aufbau des Demonstrator-Systems

Als Antennengeometrie wurde für ERAKO eine einfach gekrümmte elliptische Grundform ausgewählt. Im Endausbau soll mit ca. 140 Elementen Strahlformung über einen großen azimutalen Sichtbereich durchgeführt werden können. Die Betriebsfrequenz der Antenne liegt bei 9,4 GHz mit einer 10 dB-Bandbreite von 1 GHz.

In einer ersten Ausbaustufe wird zunächst der Frontbereich der Antennengruppe bestehend aus 24 aktiven und 6 passiven Spalten realisiert. Jedes Spaltenelement besteht aus aperturgekoppelten, horizontal polarisierten Patch-Antennen in Mikrostreifenleitungstechnik, die zu je 4 Elementen zusammengefasst und über ein gemeinsames Speisenetzwerk von einem T/R-Modul angesteuert werden.

Simualtionsergebnissen zufolge wird bei der 24-elementigen Antennengruppe je nach Schwenkwinkel, Frequenz und vorgegebenem Nebenkeulenniveau ein Richtfaktor von ca. 22 dB erreicht.

Ausblick

Im Verlauf des Jahres 2005 soll sich die 24-elementige Ausbaustufe an der Speise- und Empfängerelektronik des PAMIR-Systems bewähren. Zur Erhöhung des Sichtbereiches wird die Gruppe auf zunächst 140 Spaltenelementen erweitert. Weitere Forschungspunkte sind die Entwicklung von dual polarisierten Spaltenelementen und der Übergang von einer facettierten Einzelspaltenanordnung hin zu kontinuierlich ein- und zweifach gekrümmten Strukturen.
 

 

 

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