Mikrowellenantennen Flüssigkristalle steuern Antennenausrichtung

Mit Flüssigkristallen die Phased-Array-Antennen nachfüllen und steuern.
Mit Flüssigkristallen lassen sich günstig elektrisch steuerbare Phasenschieber in Phased-Array-Antennen realisieren.

Für die Satellitenkommunikation in Erdnähe werden Antennen benötigt, die sich nachführen lassen. Sehr elegant geht das mit Phased-Array-Antennen, die jedoch einen hohen Aufwand erfordern. Einfacher soll eine Bauform sein, die Flüssigkristalle nutzt, um die Phasenschieber zu steuern.

In strukturschwachen Gegenden, wo Internetzugänge über konventionelle kabelgebundene oder mobilfunkbasierte Netzwerke in absehbarer Zeit kaum realisiert werden können, will O3B Networks dies über Satelliten ermöglichen. Parallel dazu wächst außerdem der Bedarf an einer Netzanbindung für mobile Teilnehmer wie Schiffe, Flugzeuge und vor allem Autos.

Haben Satellit und Bodenstation eine konstante Position, dann sind Antennen mit hoher Richtwirkung gefordert, die einmal justiert werden und dann fixiert stehen bleiben. So bei den geostationären Satelliten in 35.900 km Höhe über dem Äquator. Aber solche Satelliten hinaufzuschießen und präzise zu positionieren ist teuer, und der Signalpegel ist wegen der großen Entfernung äußerst schwach. Das erfordert unhandliche Parabolantennen. Sehr viel höher ist der Pegel bei niedrig kreisenden Satelliten – d.h. in einigen 100 km Höhe. Deren Installation ist billiger; dafür müssen jedoch mehrere Satelliten auf einer Bahn platziert werden und die Antenne der Bodenstation muss kontinuierlich nachgeführt werden.

Bevor ein Satellit am Horizont verschwindet, muss die Antenne auf den nächsten Satelliten ausgerichtet werden. Sehr viel schneller muss die Ausrichtung bei beweglichen Empfängern mit häufig wechselnder Fahrtrichtung vor sich gehen, da zur Bewegung des Satelliten auch noch die eigene Positionsänderung auszugleichen ist.

Parabolantennen mit Stellantrieben lassen sich auf einem Schiff noch problemlos montieren – in einem Flugzeug dagegen ist es schon sehr viel schwieriger und in einem Automobil unmöglich. Aber gerade im Fahrzeug soll das Internet Einzug halten und Online-Angebote wie z.B. „connected drive“ von BMW werden die mobile Datenübertragung in Zukunft rapide steigern.

Eine Alternative zum mechanisch bewegten Parabolspiegel sind phasengesteuerte Gruppenantennen, die Phased-Array-Antennen. Sie bestehen aus vielen kleinen Einzelantennen auf einer Fläche, die über Phasenschieber angeschlossen sind (Bild 1). So kann auf rein elektronischem Wege die Strahlrichtung geschwenkt werden, ohne dass sich irgendwelche mechanischen Teile bewegen. Nachteilig ist bei den derzeitigen Ausführungen jedoch die komplizierte Steuerung. Jede Einzelantenne braucht einen eigenen Phasenschieber, der individuell angesteuert werden muss.