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Rotman-Linse

Strahl-Ports
Array-Ports

Bild 1: Rotman-Linse mit Hohlleitern

Strahl-Ports
Array-Ports

Bild 1: Rotman-Linse mit Hohlleitern

Strahl-Ports
Array-Ports

Bild 1: Rotman-Linse mit Hohlleitern

Rotman-Linse

Eine Rotman-Linse ist ein passives Phasenschiebernetzwerk für Phased Array Antennen. Sie besteht aus einem großflächigen Wellenleitersystem, einer Anzahl von Speisepunkten (Strahl-Ports) und einer Anzahl von Antennenanschlüssen (Array-Ports). Die Phasenverschiebung zu den Antennenanschlüsssen efolgt in Echtzeit durch Laufzeitunterschiede im Wellenleitersystem. Die Schwenkung des Antennendiagramms erfolgt durch die Wahl des Einspeisepunktes, deren Anzahl die möglichen Hauptrichtungen bestimmt, die zu diesem Strahlport konstruktiv festgelegt sind. Eine kontinuierliche Phasenverschiebung ist somit nicht möglich. Das Wellenleitersystem kann ein Hohlleitersystem sein, bei welchem die Ports durch Sektorialhornstrahler realisiert werden. Die Wahl zwischen „E-plane“ oder „H-plane“ Sektorialhörnern entscheidet über die Polarisationsrichtung in dem Wellenleitersystem. Die Bandbreite der Rotman-Linse wird durch die Konstruktion der Ports bestimmt und kann mehrere Oktaven betragen.

Bild 2: Rotman-Linse in Streifenleitertechnik

Bild 2: Rotman-Linse in Streifenleitertechnik

Bild 2: Rotman-Linse in Streifenleitertechnik

Rotman-Linsen können auch in Streifenleitertechnik auf dielektrischem Substratmaterial realisiert werden. Die Dicke des Substratmaterials sollte jedoch gering im Vergleich zu den Portbreiten sein, um die Leitungsbreiten gering zu halten und ein Überkoppeln zwischen den Leitungen zu vermeiden. Diese Technologie bietet sich bei sehr hohen Frequenzen zwischen 20 und 120 MHz an.

Um störende Reflexionen an der geraden Wand zu vermeiden, kann diese ebenfalls durchgängig mit Ports belegt werden, die mit einem Abschlusswiderstand beschaltet sind (Dummy-Ports). Die Länge der Zuleitungen der Strahlports sind unkritisch, aber die der Array-Ports sollten alle die gleiche Länge haben, weswegen auf dem Substrat Umwegleitungen aufgebracht sind.

Die Rotman-Linse ist ein beliebtes Bauteil für eine Antennendiagrammformung, das seit seiner Vorstellung im Jahr 1963[1] durch W. Rotman und R. F. Turner in der Radarindustrie weit verbreitet ist. Manchmal wird es auch nach beiden Erfindern Rotman-Turner-Linse genannt. Ein sehr breites Anwendungsgebiet ist das frequenzmoduliertes Dauerstrichradar für ein radargestütztes autonomes Fahren mit Kraftfahrzeugen.

Quelle:

  1. Patent US3170158A