Antennensysteme

Antennensysteme umfassen die Gesamtheit der Antennenanordnungen, die zusammenwirken, um elektromagnetische Signale zu senden oder zu empfangen. Sie dienen der Übertragung und dem Empfang von Funkverbindungen in Mobilfunknetzen, WLAN, Satellitenkommunikation, Radar und Rundfunk. Im Kern bestehen Antennensysteme aus mehreren Antennen, zugehörigen Übertragungslinien, Kopplungen, Impedanzanpassungen und einer Signalverarbeitungseinheit, die Phasen- und Amplitudensteuerung zur Strahlformung ermöglicht.

Je nach Anforderung können Antennensysteme rein passiv oder aktiv betrieben werden. Typische Ansätze sind Diversity-Systeme, die mehrere Empfangsportale nutzen, um Zuverlässigkeit zu erhöhen, sowie MIMO-Systeme (Multi-Input-Multi-Output), die durch räumliche Multiplexierung die Datentransferrate steigern. Phasen- oder amplitudenbasierte Beamforming-Arrays ermöglichen eine gezielte Abstrahlung in bestimmte Richtungen.

Zu den relevanten Kenngrößen zählen der Antennengewinn, die Richtwirkung, die Bandbreite, Polarisation und die Impedanz. Die Kopplung zwischen Elementen, Abstrahlungseigenschaften im Nah- und Fernbereich sowie die Einflussgrößen realer Anlagen beeinflussen das Systemverhalten. Die Platzierung, Abstimmung und Kalibrierung der Einzelantennen sind entscheidend für die Leistung eines Systems.

Anwendungen finden sich in Mobilfunkstandards (4G/5G), WLAN, Satellitenkommunikation, Radar- und Messsystemen sowie im Rundfunk. Antennensysteme werden regelmäßig gemessen und charakterisiert durch S-Parameter, Messung der Strahlungscharakteristik, Polarisationstests und Kalibrierung von Phasen- und Amplitudenpfaden.

Die Entwicklung von Antennensystemen verbindet Elektrotechnik, Hochfrequenztechnik und digitale Signalverarbeitung. Fortschritte in Materialien, Fertigung und Algorithmen ermöglichen kompaktere Bauformen, bessere Energieeffizienz und adaptives Beamforming, während regulatorische Anforderungen EIRP-Grenzen, Schutz der Privatsphäre und Frequenzbeschränkungen mit einbeziehen.