Adaptive Antennensysteme für Satellitenkommunikation und -navigation

Abstract

Durch den Einsatz von adaptiven Antennen auf den Satelliten und in den Endgeräten lassen sich die Eigenschaften von Satellitenkommunikations- und -navigationssystemen entscheidend verbessern. Die Anpassung der Antennencharakteristik an die Anforderungen des Übertragungskanals erfolgt dabei vorwiegend durch die Verwendung von Arrays in Verbindung mit digitaler Strahlformung. In der Navigation gelten adaptive Antennen als Schlüsseltechnologie bei der Entwicklung robuster GNSS-Empfänger zur Unterdrückung von beabsichtigten und unbeabsichtigten Störern und Mehrwegesignalen. Hierbei sind vor allem die Mehrkeulenfähigkeit sowie die individuelle Ausrichtung und Formung der Empfangscharakteristik einschließlich der Absenkung der Nebenkeulen und der Generierung von Nullstellen von Bedeutung. In Verbindung mit entsprechenden Algorithmen und Verfahren zur Array- und Signalprozessierung sind sie damit besonders für sicherheitskritische Bereiche der Navigation, wie z. B. SoL (Safety-of-Life) geeignet. In der Satellitenkommunikation sind hoher Gewinn und präzise Nachführung der Antennen die entscheidenden Faktoren zur Übertragung hoher Datenraten und einer entsprechenden Qualität der Dienste. Besonders bei hohen Frequenzen im Ka-Band stößt jedoch die digitale Strahlformung aufgrund der großen Anzahl an Antennenelementen mit zugehörigen Sende- und/oder Empfangsstufen sowie thermischer Probleme an ihre Grenzen. Um den hohen Gewinn mit einer überschaubaren Anzahl an Antennenelementen zu realisieren, kommt daher eine Kombination aus Reflektor und Speisearray mit MEMS-Schaltern und digitaler Strahlformung zum Einsatz. Der Vortrag gibt, nach einer kurzen Vorstellung des DLR, einen Überblick der diesbezüglichen Arbeiten und Projekte in der Antennengruppe des Instituts für Kommunikation und Navigation. Die zukünftigen Herausforderungen und die Pläne zur Entwicklung neuer Konzepte und Demonstratoren werden vorgestellt.