Unter Strahllenkung in einem Phased Array versteht man die Fähigkeit des Arrays, die Richtung seines gesendeten oder empfangenen Strahlungsmusters elektronisch anzupassen, ohne die Antenne selbst physisch zu bewegen. Ein Phased Array besteht aus mehreren Antennenelementen, die einzeln durch Phasenverschiebungen gesteuert werden. Durch Anpassen der Phasenverschiebungen zwischen den Elementen kann das Array konstruktive Interferenzen in einer gewünschten Richtung erzeugen und gleichzeitig Interferenzen in anderen Richtungen minimieren oder aufheben. Dadurch kann das Phased-Array seine Hauptkeule oder seinen Hauptstrahl elektronisch in einen bestimmten Winkel im Raum richten, was eine schnelle und präzise Ausrichtung von Signalen oder die Erkennung eingehender Signale ermöglicht.
Das Konzept der Strahllenkung beinhaltet die Manipulation der Richtung elektromagnetischer Strahlung von einer Antenne oder einem Antennenarray. Bei herkömmlichen Antennen wird die Strahllenkung dadurch erreicht, dass die gesamte Antennenstruktur physisch bewegt wird, um die Strahlrichtung zu ändern. Im Gegensatz dazu verwenden moderne Strahllenkungstechniken, wie sie beispielsweise in progressiven Arrays verwendet werden, elektronische Mittel, um die Phase und Amplitude von Signalen über einzelne Antennenelemente hinweg dynamisch anzupassen. Diese elektronische Steuerung ermöglicht eine schnellere, präzisere und adaptivere Steuerung des Antennenstrahlungsmusters und eignet sich daher gut für Anwendungen, die agile und reaktionsfähige Antennensysteme erfordern.
Strahllenkung und Strahlformung sind eng verwandte, aber unterschiedliche Konzepte in der Antennentechnologie. Unter Strahllenkung versteht man insbesondere die Möglichkeit, die Richtung der Hauptkeule oder des Strahlungsmusters der Antenne elektronisch zu ändern. Dabei werden die Phasenverschiebung und die Amplitude der Signale über die Antennenelemente angepasst, um den Strahl in die gewünschte Richtung zu lenken. Strahlform hingegen ist ein weiter gefasster Begriff, der sowohl die Strahlrichtung als auch den Prozess der Formung und Fokussierung des Strahlungsmusters umfasst, um bestimmte Leistungsziele zu erreichen, wie z. B. die Maximierung der Strahlstärke in Richtung eines Ziels oder die Beseitigung von Interferenzen aus bestimmten Richtungen. Beamforming umfasst Techniken wie konstruktive Interferenz zur Verstärkung von Signalen in die gewünschte Richtung und destruktive Interferenz zur Unterdrückung von Signalen in unerwünschte Richtungen.
Ein progressiver Array-Wandler lenkt den Strahl, indem er die Phasenverschiebung und Amplitude der Signale durch seine einzelnen Elemente steuert. Jedes Element des Phased-Array-Wandlers trägt zum gesamten Strahlungsmuster bei, und durch Anpassen des Timings und der Größe der Signale an jedem Element kann das Array den Strahl elektronisch steuern. Diese elektronische Strahllenkung ermöglicht eine schnelle und präzise Anpassung der Strahlrichtung, ohne das gesamte Array physisch neu auszurichten. Phased-Array-Wandler werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Radarsysteme, Ultraschallbildgebung, Kommunikationsantennen und akustische Sensoren, bei denen präzise Steuerung und Agilität für eine optimale Leistung unerlässlich sind.
Die Strahllenkung ist in Antennensystemen aus mehreren Gründen unerlässlich. Erstens ermöglicht es Antennen, sich bewegende Ziele dynamisch zu verfolgen oder mit mobilen Geräten in drahtlosen Netzwerken zu kommunizieren. Durch die Anpassung der Strahlrichtung können Antennen eine starke Signalstärke für den vorgesehenen Empfänger aufrechterhalten und gleichzeitig Störungen aus anderen Richtungen minimieren. Zweitens verbessert die Strahlsteuerung die Effizienz und Kapazität von Kommunikationssystemen, indem sie die übertragene Energie dort konzentriert, wo sie am meisten benötigt wird, und so den Signalempfang und die Datenraten verbessert. Bei Radaranwendungen ermöglicht die Strahlsteuerung die Erkennung und Verfolgung beweglicher Ziele und optimiert so die Überwachungs- und Verteidigungsfähigkeiten. Insgesamt verbessert die Strahllenkung die Leistung, Flexibilität und Anpassungsfähigkeit der Antenne in einem breiten Spektrum von Anwendungen in Telekommunikations-, Radar-, Sensor- und Bildgebungssystemen.