Ein Antennenarray bezieht sich auf eine Konfiguration mehrerer Antennenelemente, die in einem bestimmten Muster angeordnet sind, um die gewünschten Strahlungs- oder Empfangseigenschaften zu erreichen. Diese Elemente arbeiten zusammenhängend zusammen, um die Leistung im Vergleich zu einer einzelnen Antenne zu verbessern. Das Array kann so gestaltet werden, dass es Strahlung in eine bestimmte Richtung fokussiert, den Strahl elektronisch lenkt, die Verstärkung erhöht, das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert oder Diversität beim Signalempfang erreicht. Antennenarrays finden Anwendung in verschiedenen Bereichen wie Radar, Kommunikationssystemen, drahtlosen Netzwerken und Satellitenkommunikation, wo Richtungskontrolle, erhöhte Empfindlichkeit oder räumliche Abdeckung unerlässlich sind.
Der Begriff „Antennen-Array“ ist gleichbedeutend mit „Antennen-Array“ und bezieht sich auf das gleiche Konzept mehrerer Antennen, die systematisch organisiert sind, um bestimmte Leistungsziele zu erreichen. Die Verwendung von „Antenne“ kann sich in manchen Zusammenhängen, insbesondere in älterer Literatur oder bestimmten Regionen, auf Antennen beziehen, die für Rundfunk-, Kommunikations- oder Radaranwendungen verwendet werden. Antennenarrays basieren auf den Prinzipien der Antennentheorie und der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen, um Leistungsmerkmale wie Richtwirkung, Verstärkung und Impedanzanpassung zu optimieren.
Der Entwurf eines Antennenarrays erfordert je nach Anwendungsanforderungen und gewünschten Leistungsparametern mehrere Schritte und Überlegungen. Der Prozess beginnt typischerweise mit der Definition des Betriebsfrequenzbereichs, der Strahlungsanforderungen und der Umgebungsbedingungen. Anschließend werden die Antennenelemente anhand ihrer Eigenschaften wie Gewinn, Bandbreite und Impedanz ausgewählt. Der Abstand zwischen den Elementen, der sogenannte Zwischenelementabstand, ist entscheidend und beeinflusst die Richtwirkung und die Strahllenkungsfähigkeiten des Arrays. Techniken wie die progressive Array-Technologie können zur elektronischen Steuerung der Phase und Amplitude von Signalen zwischen Array-Elementen verwendet werden, um Strahlformung und Richtungssteuerung zu erreichen.
MIMO-Antennensysteme (Multiple Multiple Input) können als eine Art Antennenarray betrachtet werden, das speziell für drahtlose Kommunikationssysteme entwickelt wurde. MIMO-Systeme nutzen mehrere Antennen sowohl am Sender als auch am Empfänger, um den Kommunikationsdurchsatz, die Zuverlässigkeit und die spektrale Effizienz zu verbessern, indem sie räumliche Diversität und Mehrwegeausbreitung nutzen. Während MIMO-Antennen hinsichtlich der Zusammenarbeit mehrerer Elemente Ähnlichkeiten mit herkömmlichen Antennenarrays aufweisen, sind sie speziell für drahtlose Kommunikationsprotokolle wie Wi-Fi, LTE und 5G optimiert, um Datenraten und Netzwerkleistung zu verbessern.
Die Größe eines Antennenarrays kann je nach beabsichtigter Anwendung, Betriebsfrequenz und Designzielen erheblich variieren. Kleine Antennenarrays können aus wenigen, eng beieinander liegenden Elementen bestehen und eignen sich für Anwendungen, die eine kompakte Größe und einen begrenzten Abdeckungsbereich erfordern. Andererseits können große Antennenarrays Hunderte oder sogar Tausende von Elementen umfassen, die über eine größere Fläche verteilt sind und in Anwendungen wie Radarsystemen, Satellitenkommunikation und Phased-Array-Antennen für Strahlformungs- und Lenkungsanwendungen verwendet werden. Die physische Größe eines Antennenarrays beeinflusst Faktoren wie Gewinn, Richtwirkung und die Fähigkeit, Hochleistungssignale zu verarbeiten, sodass Größenüberlegungen bei der Gestaltung und dem Einsatz von Antennenarrays von entscheidender Bedeutung sind.