Antennenbasis


Als Antennenbasis (auch Peilbasis) bezeichnet man in der Funkpeiltechnik den Abstand von zwei Antennelementen in Antennengruppen. Je nach Abstand der Elemente voneinander spricht man von Kleinbasis oder Großbasis. Peiler die entsprechende Antennenbasen zur Aperturabtastung verwenden, werden folglich als Groß- bzw. Kleinbasispeiler bezeichnet.

Gefüllte sechs elementige Kreisgruppe mit verschiedenen Abständen der Antennenelemente (Basen). Die Basen wurden sogewählt das im Betriebsfrequenzbereich sowohl die Kleinbasis, als auch Großbasis Eigenschaften optimal genutzt werden (Aperturabtastung).
gefüllte sechs-elementige Antennengruppe mit Basen (blau) die einzelne Antennenelemente mit dem Referenzelement verschalten.

Bei der Abtastung einer Apertur spielt es eine große Rolle wieviele Wellenlängen der elektromagnetischen Welle in die Basis passen. Hieraus resultieren Peilgenauigkeit und die Fähigkeit der Mehrdeutigkeitsauflösung von Peilferfahren. Als Antennenpaare werden nicht zwangsläufig benachbarte Elemente gewählt. Durch passende Wahl von Antennenelementen können auch in einer gefüllten Antennengruppe Antennenabstände von d > λ erzielt werden. Die wird dazu genutzt um die Vorteile von Klein- und Großbasis zu kombinieren.

Interferometer-Aperturabtastung bei drei (links) und zweizügigem (rechts) Peiler. Die Basen sind so gewählt das sie für den Betriebsfrequenzbereich eine optimale Länge aufweisen.
Interferometer-Aperturabtastung bei drei (links) und zweizügigem (rechts) Peiler. Die Basen sind so gewählt das sie für den Betriebsfrequenzbereich eine optimale Länge aufweisen (ausgedünnte Antennengruppe).

Kleinbasis (gefüllte Antennengruppe) bedeutet, dass die Abstände zwischen den Paaren von Antennen kleiner sind als die halbe Wellenlänge der zu peilenden elektromagnetischen Welle. Sie erfüllen damit die Forderung nach der Eindeutigkeit der Messergebnisse (da nur ein Extrema der Feldstärke zwischen den Elementen auftreten kann und die Phasendifferenzen im Bereich von ± λ/2 eindeutig sind) .

Phasendifferenz zwischen Antennenelement 1 und 2 bei einer Kleinbasisantenne.
Phasendifferenz zwischen Antennenelement 1 und 2 bei einer Kleinbasisantenne.

Die im Vergleich zu entsprechenden Großbasispeilern räumlich sehr kompakte Anordnung der Antennenelemente bei diesen Peilern führt zu einer höheren gegenseitigen Strahlungsverkopplung der einzelnen Antennenelemente und letztlich zu einer größeren Ungenauigkeit des Peilergebnisses, das heißt, zu einer Verschlechterung der Peilqualität (der Verunsicherungsbereich wird größer).

Weiterhin kommt es bei Mehrwelleneinfall aufgrund der Interferenz von aus verschiedenen Richtungen eintreffenden Wellen zu Peilfehlern die auf der Tatsache beruhen, das die Phasenfronten nicht mehr senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des zu peilenden Signals stehen.

Die Abmessung von Kleinbasispeilern erlaubt einen mobilen Betrieb, zum Beispiel in Fahr- und Flugzeugen.

Großbasis  bedeutet, dass die Abstände zwischen den Paaren von Antennen größer sind als die halbe Wellenlänge der zu peilenden elektromagnetischen Welle. Die Verwendung von Großbasispeilern ermöglicht eine größere Genauigkeit der Peilung bei Vorhandensein von kohärenten oder inkohärenten Störungen. Das Überschreiten der halben Wellenlänge führt jedoch dazu, dass die Phasendifferenzen nicht mehr eindeutig gemessen werden (es können mehrere Extrema der Feldstärke zwischen den Antennenelementen auftreten) und damit Fehlortungen durch Mehrdeutigkeit des Ergebnisses auftreten (Ausnahme: Dopplerpeiler).

Abbildung35
Die Phasendifferenz (hier zwischen Element 1 und 2) überschreitet 180° um ein Vielfaches somit kann es zu Peilwertsprüngen und somit falschen Peilergebnissen kommen.

Durch die Abmessung der Großbasisanlagen sind diese für den stationären Peilbetrieb prädestiniert.

Gegenüberstellung von Kleinbasis (d> l/2) und Großbasis (d>>l).

Gegenüberstellung von Kleinbasis (d> l/2) und Großbasis (d>>l) bei Mehrwelleneinfall.

Überwiegt der Anteil der Wellen aus der Richtung des zu peilenden Signals kann der Peilfehler, der bei Mehrwelleneinfall auf Kleinbasispeiler auftritt, durch Vergrößerung der Basis des Antennensystems auf ein erträgliches Maß reduziert werden (siehe Abbildung oberhalb).

Mit dem ungenauen aber eindeutigen Messwert für die Einfallsrichtung, der mit einem Kleinbasispeiler gemessen wird, kann ein Großbasispeiler auf den richtigen von mehreren möglichen aber genaueren Peilwerten eingewiesen werden. Dazu werden in Mehrantennensystemen die Elemente so platziert dass, je nach Frequenzbereich, sowohl Basenlängen von mehreren λ als auch unter einem λ realisiert werden können.

verdünnte Linearzeile zur Auflösung der Mehrdeutigkeiten bei Großbasis und zur Verringerung des Peilfehlers bei Kleinbasis.
Eine verdünnte Linearzeile. Die Großbasis ermittelt bei Mehrwellen-einfall den richtigen Peilwert, die Kleinbasis löst das mehrdeutige Ergebnis auf.

Weil Antennensysteme für einen bestimmten Frequenzbereich resonant sind, und damit für niedrige Frequenzen eine andere Apertur resultiert als für hohe Frequenzen, wird in den Datenblättern für Peilsysteme meist das Verhältnis angegeben, dass für den Hauptanwendungszweck des Systems ausschlaggebend ist, also die Frequenz in der die für den Anwendungszweck typischen Signale liegen (siehe Tabelle).

Frequenz(MHz) 20 50 200 300 400
d zu Lambda 0,2 0,5 2 3 4
Verhalten Kleinbasis Kleinbasis Großbasis Großbasis Großbasis

Verhalten der R&S ADD050 über den spezifizierten Frequenzbereich

R&S ADD050SR, VHF Peilantenne mit neun Antennenelementen (20-450 MHz)
R&S ADD050SR, VHF Peilantenne mit neun Antennenelementen (eins verdeckt) und Blitzschutz
(Betriebsfrequenz: 20-450 MHz) [Rohde&Schwarz]
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