Eine Phased Array Antenne (Phased Array = Phasengesteuertes Feld) oder Gruppenantenne ist eine Richtantenne, deren Sende- / Empfangsrichtung sowie Richtwirkung ohne mechanische Einwirkung allein durch die elektronische Ansteuerung der Antenne steuerbar ist.

Während bei einer klassischen Richtantenne häufig der Ausstrahlungswinkel durch Bündelung mit einem gebogenen Reflektor (z.B. Parabolspiegel) verkleinert und somit gebündelt wird, werden bei einer Phased Array Antenne die Phasenwinkel $\backslash phi$ der in einer Matrix angeordneten Sendeelemente genutzt, um durch Interferenz eine Bündelung zu erzielen. Die Sendeenergie wird in der gewünschten Richtung verstärkt, während die unerwünschten Richtungen durch destruktive Interferenz ausgelöscht werden. Die einzelnen Sendeelemente benötigen hierbei keine Bündelungseinrichtungen.

Um etwa den Abstrahl- / Empfangswinkel nach oben zu verlagern, muss nur der Phasenwinkel der oberen Elemente früher einsetzen, der Phasenwinkel der unteren Elemente entsprechend später. Dadurch wird die Wellenfront gegenüber der Antennenfläche angewinkelt, und der Abstrahlwinkel neigt sich nach oben. Die Bündelung wird verändert, indem z.B. der Phasenwinkel der äußeren Elemente nach-, der der inneren vorgestellt wird, um den Abstrahlwinkel zu erhöhen.

Vorteile von Phased Array Antennen sind:

• Strahlschwenkung im Mikrosekundenbereich.
• Sehr flexible Antennencharakteristik (Richtstrahler, Fächerstrahler, Sektorstrahler).
• Hohe mögliche Richtwirkung, bis hin zum Fixieren der Sendeenergie auf einen Punkt in beliebiger Entfernung (Brennglaseffekt).
• Keine komplexe Form der Antenne nötig, eine flache, rechteckige Fläche genügt.
• Hohe Redundanz durch hohe Anzahl an Sende- / Empfangselementen.

Die Nachteile sind:

• Hoher Technikaufwand, hohe Kosten.
• Eingeschränkter Bereich des Richtwinkels (technisches Maximum +/- 60°, wirtschaftlich <30°).
• Hohe Präzisionsanforderungen an die Elemente, die zur Phasenverschiebung nötig sind.
• Geringe Bandbreite der Antenne, da die Abstände der Sendeelemente untereinander in etwa λ/2 entspricht.

Bei Radar-Anlagen werden Phased-Array Antennen vor allem eingesetzt, wenn es auf eine schnelle und genaue Verfolgung eines beweglichen Ziels ankommt. Beispiele sind Flugabwehrraketen-Systeme wie das amerikanische Patriot und die russischen SA-10 und SA-15.

Eine Variante des Phased Array Radar ist das Active Electronically Scanned Array (AESA) Radar, bei dem jedes einzelne Sende-/Empfangselement eine HF-Quelle besitzt. Es wird vor allem in Kampfflugzeugen eingesetzt.

Weblinks

• Radargrundlagen

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