DE1466052A1 - Antenna system for use in spacecraft or the like. - Google Patents

Antenna system for use in spacecraft or the like.

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DE1466052A1
DE1466052A1 DE19651466052 DE1466052A DE1466052A1 DE 1466052 A1 DE1466052 A1 DE 1466052A1 DE 19651466052 DE19651466052 DE 19651466052 DE 1466052 A DE1466052 A DE 1466052A DE 1466052 A1 DE1466052 A1 DE 1466052A1
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energy
directional
axial
dipole
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DE19651466052
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Hai Nhu Bui
Pierre Sturbois
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Compagnie Francaise Thomson Houston SA
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Compagnie Francaise Thomson Houston SA
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Description

Dlpl,lng Dipl. ooc. DUb-T- 12, NOV. 1365Dlpl, lng Dipl. Ooc. DUb-T- 12, NOV. 1365

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Compagnie Francaise Thomson-Houston,Compagnie Francaise Thomson-Houston,

Paris 8, Boulevard Haussmann 175 (Frankreich)Paris 8, Boulevard Haussmann 175 (France)

"Antennensystem zur Verwendung bei Raumfahrzeugen od. dgl.""Antenna system for use in spacecraft or the like."

Französische Priorität vom Ij5. November 1964 aus der franz. Patentanmeldung Nr. 99^ 959French priority from Ij5. November 1964 from the French Patent Application No. 99 ^ 959

Die Erfindung schafft ein verbessertes Mehrzweckantennensystem, das in der Lage ist« gleichzeitig Radiosignale von verschiedenen Quellen mit verschiedenen Richtungsund anderen Merkmalen zu senden» Die Erfindung wurde zur Verwendung in Raumfahrzeugen entwickelt, Insbesondere Satelliten, für Fernmeldesysteme und wird demgemässThe invention provides an improved multipurpose antenna system, that is capable of “simultaneous radio signals from different sources with different directional and directional signals other features to send »The invention was developed for use in spacecraft, in particular Satellites, for telecommunications systems and will accordingly

Prop» 3576/RTT - 1 - - IO§048/0120Prop »3576 / RTT - 1 - - IO§048 / 0120

hierin unter besonderem Hinweis auf dieses Anwendungsgebiet erläutert. Es ist jedoch klar, dass die Erfindung für andere Anwendungsgebiete im Bereiche von Punkverbindungen anwendbar ist.explained herein with particular reference to this area of application. It is clear, however, that the invention can be used for other areas of application in the area of point connections.

Verbindungen mit Satelliten und anderen Arten von Raumfahrzeugen lassen schwierige Probleme entstehen, die hauptsächlich auf die beträchtliche Anzahl verschiedener P Verbindungsglieder zurückzuführen sind, die geschaffen werden müssen und auf das Senden von Signalen verschiedenster Merkmale bezüglich der Trägerfrequenz, Polarisation und Richtung, die auch mit den äusserst beschränkten Raumverhältnissen und der begrenzten Lastträger-Leistungsfähigkeit des Fahrzeuges im Zusammenhang steht. Die heutigen Satelliten erfordern im allgemeinen das gleichzeitige Vorsehen von drei verschiedenen Arten von Funkverbindungen: Connections to satellites and other types of spacecraft create difficult problems that mainly due to the considerable number of different P connectors that were created have to be and on the transmission of signals of various characteristics with regard to the carrier frequency, polarization and direction, also with the extremely limited space and the limited capacity of the load carrier of the vehicle is related. Today's satellites generally require the simultaneous Provision of three different types of radio links:

1) Eine Hauptverbindung für das Senden und den Empfang von Informationen,1) A main link for sending and receiving information,

2) eine Fernmessverbindung zur übertragung von Messungen, die an Bord des Satelliten durchgeführt wurden, und2) a telemetry connection for the transmission of measurements, carried out on board the satellite, and

J>) eine Fernsteuerungsverbindung für den Empfang von Steuerungssignalen zum Betätigen verschiedener Relais, die die Arbeitsweise der Satellitengeräte steuert. Verschiedene Radiofrequenzbänder sind durch internationale Vereinbarung jedem der obigen Verbindungsglieder zugeordnet. J>) a remote control connection for receiving control signals to operate various relays, which controls the operation of the satellite devices. Different radio frequency bands are assigned to each of the above links by international agreement.

■" 2 " 909048/0126■ " 2 " 909048/0126

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Einige der Radioverbindungen in den obigen Verbindungsgliedern können gerichtet gesendet (und empfangen) gesendet werden, während andere in vielfachen Richtungen gesendet (und empfangen) werden müssen. So wird das obenerwähnte Haupt- oder Informstionsglied im allgemeinen nur in Betrieb gesetzt, nachdem der Satellit auf seine vorgeschriebene Umlaufbahn gebracht worden ist und sich weiterhin in seiner Lage in der Umlaufbahn stabilisiert hat, so dass er ständig die gleiche Seite |Some of the radio links in the links above can be sent (and received) directionally while others must be sent (and received) in multiple directions. This is how it will be the main or information link mentioned above in general put into operation only after the satellite has been placed in its prescribed orbit and has continued to stabilize itself in orbit so that it is constantly on the same side |

zur Erde kehrt. Unter diesen Bedingungen ist es hochgradig vorteilhaft, die Informationssignale über eine Richtantenne zu senden, wie etwa einen /xii-.ls tr ahler, der senkrecht auf die Erde zu zeigt, da dies eine beträchtliche Verstärkung in dem Strahlungswirkungsgrad gestattet.returns to earth. In these conditions it is profound advantageous to send the information signals via a directional antenna, such as a /xii-.ls tr ahler, pointing perpendicular to the earth as this is a considerable gain in radiation efficiency allowed.

Andererseits können andere Arten von Informationen, wie etwa die obenerwähnten Fernmess- und Steuersignale, die als Verbindungsglieder (2) und (;>) erwähnt wurden, nicht nützlich durch eine Richtantenne gesendet werden, da das Senden dieser Signale beginnen können muss, bevor der Satellit stabilisiert ist und während er noch beliebig im Raum herumwirbelt.On the other hand, other types of information, such as the remote measurement and control signals mentioned above, the as connecting links (2) and (;>) were mentioned, not useful to be sent through a directional antenna, as these signals must be able to begin sending before the Satellite is stabilized and while it is still whirling around arbitrarily in space.

Obiges stellt eine Situation dar, worin ein Raumfahrzeugantennensystem sowohl die.gerichtete als auch die Vielrichtungssendung und den Empfang verschiedener SignaIg The above illustrates a situation wherein a spacecraft antenna system both die.gerichtete as well as the multi-directional transmission and reception of various Ig Signa

BAD ORIGINAL· , -% / 909 848/0126BAD ORIGINAL · , -% / 909 848/0126

übernehmen muss» Es ist klar* dass andere Lagen, in denen eine im allgemeinen gleichartige Forderung auftritt, durchaus eintreten können.must take over »It is clear * that other locations in which a requirement of the same kind generally occurs can certainly occur.

Bisher wurden nach bestem Wissen und Gewissen der Anmelder keinerlei Anstrengungen gemacht, um ein einheitliches oder integriertes Mehrzweckantennensystem zu schaffen, das in der Lage wäre, gleichzeitig ein Signal gerichtet und ein anderes Signal in vielfacher Richtung abzustrahlen. Es ist daher eine Hauptaufgabe der Erfindung, diese Lücke zu füllen und solch ein integriertes Vielzweckantennensystem zu schaffen.So far, to the best of the applicants' knowledge and belief, no efforts have been made to establish a uniform or to create an integrated multi-purpose antenna system, that would be able to simultaneously direct one signal and emit another signal in multiple directions. It is therefore a primary object of the invention to fill this gap to fill and such an integrated multi-purpose antenna system to accomplish.

Die übliche Antennenanordnung, die gewöhnlich in Satelliten für die gleichzeitige Übertragung von gerichteten und vielfach Richtungsradiowellen verwendet wird, besteht einfach in zwei verschiedenen Antennenaufbauten, der einen einer Richtantenne und der anderen einer Mehrfachrichtungsantenne, die funktionell nicht miteinander in Verbindung stehen. So kann die Richtantenne einen einzigen axialen Leiter umfassen, der aus einer Endoberfläche der Satellitenhaut herausragt und mit dieser Endoberfläche als Grundebene zusammenarbeitet, um ein übliches Grundebenenrichtantennensystem zu schaffen. Die Vielfachriehtungsantennenvorrichtung, die gleichzeitig mit solch einer Richtantenne verwendet wird umfasst häufig ein Paar gekreuzter Dipole, die einen sogenannten DrehkreuzabstrahierThe usual antenna arrangement commonly used in satellites for simultaneous transmission of directional and multiple Directional radio waves simply consist of two different antenna assemblies, one one Directional antenna and the other a multi-directional antenna that are not functionally related to each other stand. Thus, the directional antenna can comprise a single axial conductor emerging from an end surface of the satellite skin protrudes and cooperates with this end surface as a ground plane to form a common ground plane directional antenna system to accomplish. The multi-directional antenna device that concurrently with such Directional antenna used often comprises a pair of crossed dipoles called a turnstile abstractor

_4- 909848/0126_4- 909848/0126

U66052U66052

darstellen* Bei einer solchen Anlage müssen die beiden Abstrahlersysteme ziemlich weit voneinander weg angeordnet sein, wenn sie nicht gegenseitig ihre Funktionen stören sollen und dies erfordert, dass die Drehkreuzdipole aus den Seiten des Satellitengehäuses herausragen. Die sich ergebende Anordnung ist ungünstig, weil sie einen Teil des wertvollen Raumes für sich beansprucht, der zur Unterbringung von Sonnenelementen u.a. äusseren Geräten Irepresent * In such a system, the two Radiating systems can be arranged quite far apart if they do not perform their functions mutually should disturb and this requires that the turnstile dipoles protrude from the sides of the satellite housing. The resulting arrangement is unfavorable because it has a Part of the valuable space required for accommodating solar elements and other external devices I

auf der äusseren Oberfläche der Satellitenhaut zur Verfügung steht, die Verdrahtung kompliziert und noch weitere Nachteile hat, die Später noch erläutert werden.is available on the outer surface of the satellite skin, the wiring is complicated and more Has disadvantages, which will be explained later.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine zusammengefasste Antenneneinheit zu schaffen, die zwei Abstrahler umfasst, die in der Lage sind,- Energie von verschiedenen Quellen abzustrahlen und die verschiedene Richtungs- und andere Merkmale hat, wobei diese Abstrahler funktionell so miteinander verbunden sind, dass ein Abstrahier als eine Grundebene oder ein Gegengewicht für den anderen dient, wodurch die gewünschten Richtcharakteristiken verliehen werden.It is an object of the present invention to provide an integrated antenna unit that includes two radiators includes that are capable of - energy of different Sources emit and which has different directional and other characteristics, these emitters are functionally interconnected in such a way that an abstraction acts as a basic level or a counterweight for serves the other, thereby giving the desired directional characteristics.

Eine weitere Zielsetzung ist, solch eine zusammengesetzte Antenneneinheit zu schaffen, worin der funktionelle Zusammenhang . zwischen den beiden Abstrahlern so ist, dass beide Abstrahlfl» nahe beieinander angebracht werden könnenAnother objective is to make such a compound To create antenna unit, in which the functional context. between the two radiators is such that both radiators can be attached close to each other

~ 5' * ÖÖSS48/Q128~ 5 '* ÖÖSS48 / Q128

H66052H66052

(und in der Tat müssen), wodurch die Gesamtabmessungen verringert, die Verdrahtung erleichtert und andere" Vorteile geschaffen werden, die in einem Raumfahrzeug ganz besonders günstig sind. Ein weiteres Ziel ist, die "Formung" des Strahlungsmerkmalmusters des Richtungsstrahlers der zusammengesetzten Antenne zu erleichtern. (and indeed must), thereby reducing overall dimensions, easing wiring, and other "benefits." be created that are particularly cheap in a spacecraft. Another goal is that To facilitate "shaping" the radiation feature pattern of the directional radiator of the composite antenna.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung mehrerer in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele. Further features and advantages of the invention result from the following description of several exemplary embodiments shown in the accompanying schematic drawings.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Satelliten, der mit getrennten Rieht- und Vielfaehrichtungsantennen in Übereinstimmung mit einer typischen Anordnung nach dem Stande der Technik ausgerüstet ist,Fig. 1 is a perspective view of a satellite with separate directional and multi-directional antennas in accordance with a typical The arrangement is state-of-the-art,

Fig. 2 ist eine ähnliche Ansicht eines Satelliten, der mit dem verbesserten, einheitlichen Rieht- Vielfachrichtungsantennensystem nach der Erfindung ausgerüstet ist,Figure 2 is a similar view of a satellite installed with the improved, unitary directional, multi-directional antenna system is equipped according to the invention,

Fig. 3 ist eine vereinfachte Ansieht, die das Grundkonzept darstellt, das in der Erfindung verwendet wird und eine Grundaus führ ungs form davon darstellt. Figure 3 is a simplified view showing the basic concept which is used in the invention and is a basic embodiment thereof.

. 009846/0126 . 009846/0126

Pig. H ist eine bruchstückweise Ansicht des in Fig. 2 gezeigten Systems im Schnitt auf einer diametralen Ebene des Satelliten, wobei u.a. die Speisungseinrichtungen für die Antennenelemente gezeigt werden,Pig. H is a fragmentary view of the system shown in Fig. 2 in section on a diametrical plane of the satellite, showing, inter alia, the feed devices for the antenna elements;

Fig. 5 ist eine schematisohe Ansicht des verbesserten Satelliten nach einer RichtungsstabilisierungFigure 5 is a schematic view of the improved one Satellites after directional stabilization

auf der Umlaufbahn um die Erde, wobei teilweise 'in orbit around the earth, being partially '

ein vorteilhaftes Richtstrahlmuster gezeigt ist, wie es mit dem verbessertem Antennensystem erzielt werden kann, wobei in dieser Ansicht die linearen Abmessungen des Satelliten selbstverständlich weitgehend übertrieben sind, aber riehtungsmässige Verhältnisse im wesentlichen beibehalten sind,an advantageous directional beam pattern is shown as achieved with the improved antenna system can be, in this view the linear dimensions of the satellite of course are largely exaggerated, but directional relationships essentially are retained,

Fig. 6 stellt eine Art eines Symmetriegliedes dar, das |Fig. 6 illustrates one type of balun which |

gemäss der Erfindung verwendbar ist.can be used according to the invention.

Bei der typischen Anordnung nach dem Stand der Technik, wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein künstlicher Satellit mit einem Körper 2 von im allgemeinen zylindrischer Form mit einer Richtantenne versehen, die aus einem einzigen axialen Abstrahlelement 4 besteht, das aus der Mitte einer flachen Endwandung 6 des Körpers senkrecht dazu herausragt undIn the typical prior art arrangement, as shown in FIG. 1, an artificial satellite is included a body 2 of generally cylindrical shape provided with a directional antenna consisting of a single axial There is radiating element 4, which protrudes from the center of a flat end wall 6 of the body perpendicular thereto and

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der Körper ist weiterhin mit einer Vielfachrichtungsantenne der sogenannten Drehkreuzart versehen. Diese Drehkreuzantennenanordnung weist zwei Dipolelemente 8 und 8' in gekreuztem Verhältnis auf, wobei jeder Dipol ein Halbwellenresonanzleiter ist, dessen entgegengesetzte Schenkel oder Stangen 8 A und 8 B und 81A und 81B aus diametral entgegengesetzten Punkten der zylindrischen Seitenoberfläche des Körpers 2 herausragen. Im Betrieb solch eines üblichen Raumfahrzeugantennensystems wird das axiale Strahlelement 4 mit sehr hoher Frequenz oder Ultrahochfrequenz-Energie im Verhältnis zu der Metallhaut des Körpers 2 erregt, die die Satellitenmasse oder die künstliche Erde darstellt. Das axiale Strahlelement 4 arbeitet gemeinsam mit der Grundebene, die von der Endfläche 6 des Satellitenkörpers dargestellt wird, um die aufgebrachte Energie mit einer verhältnismässig hohen Richtcharakteristik um die axiale Richtung abzustrahlen, die als Z gezeigt ist.the body is also provided with a multi-directional antenna of the so-called turnstile type. This turnstile antenna arrangement has two dipole elements 8 and 8 'in a crossed relationship, each dipole being a half-wave resonance conductor whose opposite legs or rods 8 A and 8 B and 8 1 A and 8 1 B protrude from diametrically opposite points on the cylindrical side surface of the body 2 . In the operation of such a conventional spacecraft antenna system, the axial radiating element 4 is excited with very high frequency or ultra-high frequency energy in relation to the metal skin of the body 2 which represents the satellite mass or the artificial earth. The axial radiating element 4 works together with the base plane, which is represented by the end face 6 of the satellite body, in order to radiate the applied energy around the axial direction, which is shown as Z, with a relatively high directional characteristic.

So kann, nach dem der Satellit auf seine Umlaufbahn gebracht und in seiner Lage stabilisiert ist, wie das in üblicher Weise geschieht, so dass die Richtung Z des axialen Strahlelementes 4 senkrecht zur Erde zeigt, die axiale Antenne 4 mit hohem Wirkungsgrad benutzt werden, um Informationssignale zur Erde zu senden.So, after the satellite is brought into orbit and stabilized in its position, like the one in usually happens so that the direction Z of the axial radiating element 4 is perpendicular to the earth, the axial antenna 4 can be used with high efficiency to transmit information signals to the earth.

Die Drehkreuzanordnung wird mit ihren beiden gekreuztenThe turnstile arrangement is crossed with both of them

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Dipolen 8 und 8' in Phasenquadratur mit sehr hoher Frequenz oder UltrahochfreQuenz-Energie von einer anderen Quelle mit einer verschiedenen Frequenz von der Quelle erregt, die dazu dient, das axiale Strahlelement 4 zu erregen. In Übereinstimmung mit dem bekannten Drehkreuzprinzip hat die Dipolanordnung 8-8· ein Strahlungsmuster, das grob kreisförmig in dir Ebene des Drehkreuzes ist und es eignet sich daher sehr wohl für Vielfachrichtungsverbindungen. Weiterhin ist die abgestrahlte Energie vom Drehkreuz in einer Ebene polarisiert, die senkrecht zur Polarisationsebene der Energie liegt, die von der Richtantenne 4 abgestrahlt wird, Die Drehkreuzantenne 8 - 8f kann demgemäss zum Austausch von Information zwischen Erde und dem Satelliten verwendet werden, bevor dieser letztere auf seine Uralaufbahn; gebracht und in seiner lage stabilisiert wurde, zur Übertragung von Steuersignalen und Fernmessangaben zu und von dem Satelliten, Es ist daraufhinzuweisen, dass, nachdem der Satellit auf seiner Umlaufbahn stabilisiert ist, die Vielfachrichtungsantenne 8 - 81 noch weiterhin für den Austausch dieser zu letzt erwähnten Sig~ nale verwendet wird, gleichzeitig mit dem Betrieb der Richtstrahlantenne 4.Dipoles 8 and 8 'excited in phase quadrature with very high frequency or ultra-high frequency energy from another source with a different frequency from the source, which is used to excite the axial radiating element 4. In accordance with the known turnstile principle, the dipole arrangement 8-8 has a radiation pattern which is roughly circular in the plane of the turnstile and is therefore very well suited for multi-directional connections. Furthermore, the energy radiated polarized from the hub in a plane which is perpendicular to the plane of polarization of the energy radiated from the directional antenna 4, the turnstile antenna 8 - 8 f, accordingly, can be used for exchanging information between the ground and the satellite before that the latter on his Ural career; has been brought and stabilized in its position, for the transmission of control signals and telemetry information to and from the satellite, It should be noted that after the satellite has stabilized in its orbit, the multi-directional antenna 8 - 8 1 continues to exchange these last mentioned Signals is used simultaneously with the operation of the directional antenna 4.

Das übliche Antennensystem, das so unter Hinweis auf ♦ .The usual antenna system, which is described with reference to ♦.

/ beschrieben* wurde, besitzt; eine Anaahl von Nachteilen, Das richtige InstellungbrIngen der Drehkreuzantennen- / described * owns; a number of disadvantages, the correct positioning of the turnstile antenna

BADORIGINALBAD ORIGINAL

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elemente 8-8' erfordert ungünstige Durchbohrungen durch die flaut des Satellitenkörpers. Der wertvolle Oberflächenbereich, der um den Körper herum zur Verfugung steht, um dort Sonnenbatterieelemente und andere Einrichtungen unter zubringen wird beträchtlich verringert, während die Gesamtradialbemessung des Satelliten unerwünscht durch die herausragenden Drehkreuzdipole vergrössert wird. Die elektrischen Stromkreisverbindungen zwischen den verschiedenen Antennenelementen und den inneren elektronischen Einrichtungen sind schwierig zu verdrahten wegen der weit voneinander entfernten Punkte an denen die Antennenelemente mit dem Körper verbunden sind und wegen des knapp bemessenen Raumes und der Überfüllung mit Einrichtungselementen im Inneren des Satellitenkörpers. Ebenso werden ungünstige Kapazitanzwirkungen durch die Seitenoberfläche des Körpers 2 geschaffen, die den Betriebswirkungsgrad der Antenneneinrichtung stören.elements 8-8 'requires unfavorable through-holes the slack of the satellite body. The valuable surface area available around the body to Housing solar battery elements and other devices there is considerably reduced while the overall radial dimensioning of the satellite is undesirably enlarged by the protruding turnstile dipoles. The electrical circuit connections between the various antenna elements and internal electronic devices are difficult to wire because of the distant points at which the antenna elements are connected to the body and because of the tight space and the overcrowding with furnishing elements inside the satellite body. Likewise, unfavorable capacitance effects are created by the side surface of the body 2, which affects the operating efficiency interfere with the antenna device.

Bei dem Satellitanantennensystem nach der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 2 dargestellt, werden die vorstehend genannten Nachteile ausgeschaltet. Wie gezeigt, ist das Antennensystem nach der Erfindung, das im allgemeinen mit Io bezeichnet 1st, in der Form einer integrierten einheitlichen Gruppe angeordnet, die vollständig jenseits einer Endfläche des Satellitenkörpers angeordnet ist. Diese Gruppe Io ist auf einem rohrförmigen Träger 12 montiert, der axial aus dem Mittelpunkt der \In the satellite antenna system according to the present invention Invention, as shown in Fig. 2, the disadvantages mentioned above are eliminated. As shown, is the antenna system according to the invention, which in general denoted by Io 1st, arranged in the form of an integrated unitary group that completely is arranged beyond an end face of the satellite body. This group Io is on a tubular Mounted carrier 12, axially from the center of the \

-io- 909848/0126 bad original-io- 909848/0126 bathroom original

H66052H66052

Endfläche 6 herausragt und ein Richtstrahlelement 14 aufweist, das axial aus dem Träger 12 herausragt und eine VieIfachriohtungsanordnung, die das Paar gekreuzter, gefalteter Dipolelemente 18 und 18 * umfasst, die seitlich aus dem anderen Ende des rohrförmigen Trägers herausragen.End face 6 protrudes and has a directional beam element 14 which protrudes axially from the carrier 12 and a Multi-directional arrangement that the pair crossed, folded Dipole elements 18 and 18 *, which protrude laterally from the other end of the tubular support.

Bevor die Bauweise der verbesserten Antennenanordnung im einzelnen unter Hinweis auf Fig. 4 beschrieben wird, wird das Grundprinzip der Erfindung, das eine solche Anordnung % durchführbar macht, erläutert,Before describing the construction of the improved antenna arrangement in detail with reference to FIG. 4, the basic principle of the invention, which makes such an arrangement feasible%, explains

Fig. 3 illustriert schematisch eine zusammengesetzte Antenneneinheit nach der Erfindung, die grundsätzlich aus einem axialen Abstrahlelement 14 und einem gefalteten Dipolelement 18 besteht, das senkrecht zum Element 14 angeordnet ist und in, der Nähe seines unteren oder Erregungsendes N. Das gefaltete Dipolelement 18, wie es an sich wohl bekannt ist, kann als ein wellenlängenlanger Leiter angesehen werden, der wie gezeigt so gefaltet ist, dass er einen ungebrochenen oberen Schenkel 2ο aufweist, der sich um eine viertel Wellenlänge nach jeder Seite eines Mittelpunktes M erstreckt und einen anderen Schenkel 22 parallel zu und in nahem Abstand von dem Schenkel 2o, der an seinem Mittelpunkt unterbrochen ist, um das Paar der Verbindungsklemmen zu schaffen. Funkenergie der Frequenz f, wird den Speisungsklemmen PQ in solcher Art und Weise zugeführt, dass die Fig. 3 schematically illustrates a composite antenna unit according to the invention, which basically consists of an axial radiating element 14 and a folded dipole element 18 which is arranged perpendicular to the element 14 and in, near its lower or excitation end N. The folded dipole element 18, such as it is well known per se, can be viewed as a wavelength conductor folded as shown to have an unbroken upper leg 2ο extending a quarter wavelength to either side of a center point M and another leg 22 parallel to and in close proximity to the leg 2o, which is interrupted at its center to create the pair of connecting terminals. Radio energy of frequency f is fed to the supply terminals PQ in such a way that the

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Stromwerte an den Klemmen P und Q in Phasenopposition stehen, wie durch die* Angabe "l80°" gezeigt. Die Gesamtstromverteilung entlang dem gefalteten Dipolleiter nimmt dann eine solche Gestalt an, dass der Nettostrom am Mittelpunkt M des ungebrochenen Schenkels des gefalteten Dipols gleich null ist.Current values at terminals P and Q are in phase opposition, as shown by the * indication "180 °". The total power distribution along the folded dipole conductor then assumes such a shape that the net current at the midpoint M of the unbroken leg of the folded dipole is zero.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ergibt sich aus dem Vorhandensein dieses Stromknotens am Mittelpunkt M des gefalteten Dipols· Wegen des NichtVorhandenseins von Strom wird es möglich, den Mittelpunkt M dee Dipolab«· Strahlerelementes mit demselben Erdleiter, in diesem Falle dem Satellitenkörper 2, zu verbinden« wie dem Erdleiter, der für das axiale Strahlelement 14 verwendet wird und Energie zu diesem letzteren Element über, die Endklemmen MN mit einer Frequenz fg zuzuführen, die von f, verschieden ist.An essential idea of the invention arises from the presence of this current node at the center M of the folded dipole · Because of the absence of current, it is possible to connect the center M of the dipole element with the same earth conductor, in this case the satellite body 2 « such as the earth conductor used for the axial radiating element 14 and supplying power to this latter element via the end terminals MN at a frequency fg different from fi.

Bei der so erzeugten Anordnung ist klar, dass der obere Schenkel 18 des gefalteten Dipols als eine Grundebene für den axialen Richtstrahler 14 dient, wodurch die Notwendigkeit ausgeschaltet wird, die Endfläche 6 des Satellitenkörpers zu verwenden, um diese Funktion durchzuführen, wie das in dem üblichen Antennensystem nach Fig. 1 erforderlich war. Gleichzeitig kann das gefaltete Dipolelement 18 verwendet werden, um Energie mit einer verschiedenen Frequenz abzustrahlen und mit einer ver-With the arrangement produced in this way, it is clear that the upper leg 18 of the folded dipole serves as a ground plane serves for the axial directional emitter 14, whereby the need is eliminated, the end face 6 of the Satellite body to use to perform this function, as in the usual antenna system according to Fig. 1 was required. At the same time, the folded dipole element 18 can be used to generate energy with a to emit different frequencies and with a different

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von der fcf&rfeie', die durch denfrom the fcf & rfeie ', through the

;k 'Üe Beiden Strahl·-; k 'Üe both beam -

e- l(ürid selbstverstandlicn Enfcfarfgs-^ l&eWfce fei^foaeifckfe ώτιά unabhängig voneinariäer le- l (ürid of course Enfcfarfgs- ^ l & eWfce fei ^ foaeifckfe ώτιά regardless of unarians l

In dem Grütidänfeennensyatem; wie es in Fig. 3 gezeigt ist,In the Grütidänfeennensyatem; as shown in Fig. 3,

ist klar; dass Wer einzelne g'e'faitete Öipolstrahler 18 |is clear; that whoever has individual g'e'faitete Öipolstrahler 18 |

Richteig%hschäi4;eh aüfwlist insofern, als er ein Maximum an Straiilühg in der Ebene hat; die senkrecht zu seiner Hauptabmessüng liegt. Diese Eigenschaft kann ,in gewis-Correct% hschäi4; eh aüfwlist insofar as it is a maximum at Straiilühg in the plain; the perpendicular to his Hauptabmessüng lies. This property can, to a certain extent,

'-■■ \ '- ■■ \

.sjenschaft kann in gewissen Anwend lings formen der Erfindung wichtig sein, bei denen es erwünscht ist, gleichzeitig verschiedene Informationen in verschiedenen Richtungen zu senden. Der Hauptaspekt der Erfindung beschäftigt sich Jedoch, wie bereits vorher erläutert, mit dem Falle, in dem der gefaltete Dipolstrahler, der zu dem axialen Strahler gehört, eine Vielfachrichtung- anstatt eine Richt-Charakteristik aufweist. Um dies zu erreichen, ist es einfach notwendig, das Qrundsystem nach Fig. 3 zu ergänzen, in dem ein anderes gefaltetes Dipolelement 18' hinzugefügt wird, das senkrecht zu dem Element 18 liegt, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei der zusätzliche, gefaltete , Dipol von der gleichen Energiequelle aus gespeist wird, wie das erste Dipolelement 18, aber in Phasenquadratur damit, um eine abgewandelte Form von Drehkreuzanordnung zu schaffen, die ein Vielfachrichtungsstrählmuster hat..sjenschaft can in certain Applicable forms of the invention be important in which it is desired to have different information at the same time to send in different directions. However, the main aspect of the invention is how already explained earlier, with the case in which the folded dipole radiator, which belongs to the axial radiator, has a multi-directional rather than a directional characteristic. To do this, it's easy necessary to supplement the Qrundsystem of Fig. 3, in which another folded dipole element 18 'is added which is perpendicular to the element 18, as shown in Fig. 2, with the additional, folded , Dipole is fed from the same energy source as the first dipole element 18, but in phase quadrature thus to provide a modified form of turnstile assembly that has a multi-directional flow pattern.

d'O$04*/O126d'O $ 04 * / O126

Η66052Η66052

Dieser bevorzugte Aspekt der Erfindung wird anschliessend im einzelnen unter Hinweis auf Fig. 2 und 4 beschrieben.This preferred aspect of the invention will then be described in detail with reference to FIGS.

Wie in Fig. 4 gezeigt, wird das axiale Strahlelement 14 des kombinierten Antennensystems durch eine axiale üffnung in einem Stöpsel 24 aus Isoliermaterial geführt, der im äusseren Ende eines rohrförmigen Trägers 12 unter-, gebracht ist und mit dem mittigen Leiter meiner coaxialen P Leitung 26 verbunden ist. Die Leitung 26 wird durch den rohrförmigen Träger 14 geleitet und ist innerhalb des Satellitengehäuses mit einer ersten Ssnde-Empfangs-Einrichtung von jeder beliebigen üblichen Art verbunden, die im allgemein^» mit 28 bezeichnet ist.As shown in Fig. 4, the axial radiating element 14 of the combined antenna system is through an axial opening guided in a plug 24 made of insulating material, which is located in the outer end of a tubular support 12, and is connected to the central conductor of my coaxial P line 26. The line 26 is through the tubular support 14 and is inside the satellite housing with a first Ssnde-receiving device of any conventional type, indicated generally at 28.

In Fig. 4 ist nur ein gefaltetes Dipolelement 18 der DoppeIdrehkreuzanqrdnung gezeigt, wobei es klar ist, dass das dazugehörige Element 18' in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Ebene der Zeichnung liegt und dass die allgemeine Anordnung ähnlich der des Elementes 18 ist. Aus Gründen, die noch später angegeben werden, sind die beiden Seiten 18 A und 18 B des gefalteten Dipols l8 (und des Dipols 181) vorzugsweise symmetrisch im Verhältnis zueinander zur Achse des Systems winklig in Richtungen auf den Satellitenkörper angeordnet, wie gezeigt. Die oberen Zweige 2o A und 2o B der beiden Seiten des Elementes 18 sind mit ihren inneren Enden jio A und 3o B an diametral entgegengesetzten FunktenOnly one folded dipole element 18 of the double turnstile arrangement is shown in FIG. 4, it being understood that the associated element 18 'lies in a plane which is perpendicular to the plane of the drawing and that the general arrangement is similar to that of element 18. For reasons to be given later, the two sides 18A and 18B of the folded dipole 18 (and the dipole 18 1 ) are preferably positioned symmetrically with respect to each other to the axis of the system at an angle in directions on the satellite body, as shown. The upper branches 2o A and 2o B of the two sides of the element 18 have their inner ends jio A and 3o B at diametrically opposite points

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

- 14 - 909848/0126- 14 - 909848/0126

H66052 /ΓH66052 / Γ

des oberen Randes des rohrförmigen Trägers 12 angelötet, wodurch sie mechanisch gehalten und elektrisch verbunden werden, um den geerdeten Mittelpunkt zu schaffen, der in Fig. 3 als "M" bezeichnet ist. Die unteren Zweige 22 A * und 22 B sind mit Ihren inneren Enden mechanisch in dem rohrförmigen Träger 14 gehalten, aber elektrisch von ihm isoliert, in dem sie durch Isolationseinsatzstücke 32 A 52 B geführt werden, die In diametral entgegengesetzten Öffnungen des rohrförmigen Trägers angeordnet sind. Diese inneren Enden der Zweige 22 A und 22 B sind innerhalb des Trägers 12 mit den symmetrischen Klemmen 42 eines Symmetrieruinwandlers oder Symmetriergliedes 34 verbunden und in ähnlicher Art und Weise sind die inneren Enden der unteren Zweige des Elementes 18', in Fig. 4 nicht gezeigt, mit den entsprechenden Endklemmen 42' eines anderen Symmetriergliedes 34* verbunden. Die unsymmetrischen Endklemmen 44, 44' der Symmetrierglieder 54 und 34' sind mit den mittigen Leitern entsprechender coaxialer Leitungen 36 und 36* verbunden, deren mittige Leiter durch eine Leitung 38 mit einem zweiten Sender- Empfängergerät 4o kombiniert und verbunden sind. Wie bereits vorher erläutert, müssen die inneren Klemmen der unteren Zweige, wie etwa 22 A und 22 B eines jeden gefalteten Dipols, wobei diese Klemmen, die in Fig. 3 als P und Q bezeichneten Zuleitungsklenuien bilden, in einem I8o° phasenverschobenen Verhältnis gespeist werden müssen. Dieses Ergebnis wird am besten erreicht duroh Verwendung von Symraetrierglledernof the upper edge of the tubular support 12 is soldered, whereby it is mechanically held and electrically connected to provide the grounded center point indicated as "M" in FIG. The lower branches 22 A * and 22 B are mechanically in the with their inner ends tubular carrier 14 held, but electrically insulated from it, in which they by insulation insert pieces 32 A 52 B are guided, the In diametrically opposite Openings of the tubular carrier are arranged. These inner ends of the branches 22 A and 22 B are within the Carrier 12 with the symmetrical terminals 42 of a Symmetrieruinwandlers or balun 34 connected and in the like Manner, the inner ends of the lower branches of the element 18 ', not shown in Fig. 4, with the corresponding end clamps 42 'of another balun 34 * connected. The asymmetrical end terminals 44, 44 'of the baluns 54 and 34' are with the central Conductors of corresponding coaxial lines 36 and 36 * connected, whose central conductor is combined by a line 38 with a second transceiver device 4o and are connected. As explained earlier, the inner terminals of the lower branches, such as 22 A and 22 B of each folded dipole, these terminals having the lead cycles labeled P and Q in FIG must be fed in a phase-shifted ratio of 180 °. This result will best achieved by using symmetry glides

B*o ORIGINAL. B * o ORIGINAL.

909848/0126909848/0126

U66052 AU66052 A

J4 und J4f von sogenannter Posaunenart, wie genauer In Fig· 6 gezeigt; die opaxlalen Leitungen 36 und 36*, die die entsprechenden gefalteten Dipole l8 und l8f speisen, sind ungefähr um eine viertel Wellenlänge In Ihren elektrischen Wellen voneinander verschieden, trie schematisch durch einen Phasenverschlebungeeineatz 35 In der Leitung 34* gezeigt. Wie bereite früher angegeben, haben die gefalteten Dipole 18 und 18·, wenn sie eo in Phasenquadra-ψ tür gespeist werden, ein OeeaatstrahlungsiBUSter, das in wesentlichen von gleicher Intensität in allen Scheltelpunkten ist und β te Ilen so eine Vie lfachr leitungsanordnung dar.J4 J4 and f, as shown more particularly by so-called Posaunenart In Fig x 6; the opaxial lines 36 and 36 *, which feed the corresponding folded dipoles 18 and 18 f , differ from one another by approximately a quarter wavelength in their electrical waves, shown schematically by a phase shifting element 35 in the line 34 *. As ready indicated earlier, a OeeaatstrahlungsiBUSter, which is in and of substantially the same intensity in all Scheltelpunkten β te Ilen as a Vie lfachr conduit arrangement constitutes have the folded dipoles 18 and 18 ·, when fed eo in Phasenquadra- ψ door.

Wie bei yj gezeigt, sind die öusseren Leiter aller coar.ialen Leitungen mit der gemeinsamen Erde verbunden, die durch die Umhüllung des Satelliten dargestellt wird.As shown at yj , the outer conductors of all coarial lines are connected to the common earth, which is represented by the envelope of the satellite.

In Fig. 6 ist gezeigt, dass ein Symmetrierglied j54 oder 54f, das gemäßs der Erfindung verwendet werden kann, um den einen oder den anderen der gefalteten Dipole zu speisen, eine Leitung 46 aufweist, die eine elektrische Länge hat, die ungefähr einer Halbwellenlänge der Speisungsenergie beträgt und an ihren Enden alt den symmetrischen Endklerauen 42 verbunden ist. Die unsymmetrische Endklemme 44 ist durch eine Leitung 48 alt einer der symmetrischen Endklennen verbunden.In FIG. 6, it is shown that a balun J54 or 54 f, which can be used gemäßs of the invention, to feed to one or the other of the folded dipole has a line 46, which has an electrical length which is approximately one half wavelength of the supply energy and is connected to the symmetrical end clusters at their ends. The unbalanced end terminal 44 is connected by a line 48 to one of the balanced end terminals.

- 16 -- 16 -

90 9848/01Φ# BAD ORIGINAL90 9848 / 01Φ # BAD ORIGINAL

U66052 ft U66052 ft

Bei elfter Anwendung d»r Brflndung betrank das Signal, vom Sonde* 2θ den axialen Strahler 14 zugeleitet wird, 'too Hegafcortz, «In 3tandardfirequena»artd für Satelliteninformationjjverbindunealinien. Bas Drehkreuz 19-13* erhält vom 3ender 4o Bit einer beliebigen von awei Frequenzen, eine Is 149 Hogahertzband da« Standard für 3atelllten-When the fire was used for the eleventh time, the signal got drunk, the axial radiator 14 is fed from the probe * 2θ, 'too Hegafcortz, “In 3tandardfirequena” artd for satellite information connection lines. The turnstile 19-13 * receives 4o bits of any of a two frequencies from the 3ender, an Is 149 Hogahertz band as the «standard for 3atelllten-

und der anderen im 1^6-1^8 Mti»·*and the other in 1 ^ 6-1 ^ 8 Mti »· *

hertaband, das *trnfl*»eYerblndune*n aufwiesen 1st. me entsprechenden Mvllenlängen οίηά X ^ · 2.o3 ■ und Λ 2s* jhertaband that * trnfl * »eYerblndune * n exhibited 1st. me corresponding garbage lengths οίηά X ^ · 2.o3 ■ and Λ 2 s * j

2.19 a· de kombinierte Länge einea joden der gefalteten Dipole) ld odor 10* wird dann bei einem Vert L zwischen den Halblängenwerten der beiden Signale gewählt, die der Dreh-2.19 a · de combined length a ioden of the folded Dipole) ld odor 10 * is then at a vert L between the Half-length values of the two signals selected, which the rotary

ι i"X f'ι i "X f '

kreuzanordnung augeleitet werden« d.h. L a -^V/ A1 ^2cross arrangement can be initiated «ie L a - ^ V / A 1 ^ 2 oder I.056 m, um beide Frequenzen ver»ionden zu können, die In alle Richtungen ausgestrahlt worden. £3 ist daraufhinzuweisen, dass die gefaltete Dipoldrehkreuzanordnung eine relative Breitbandcharakteristik hat, so dass eine wirksame Strahlung für beide Frequenzbereiche erzielt wird.or I.056 m, in order to be able to combine both frequencies, the Broadcast in all directions. It should be pointed out to £ 3 that the folded dipole turnstile arrangement is a has relative broadband characteristics, so that effective radiation is achieved for both frequency ranges.

Der obige Wert L *» I.056 m stellt ungefähr die öeaamtquerabmessung der verbesserten Antenneneinheit dar. Bin zusätzlicher Vorteil der Erfindung ergibt sieh aus der Tatsche, dass dia gefalteten Dipole eine unerwartet geeignete Hinrichtung orgeben zum Vorändern oder "Verformen11 des Abstrahlmuaters der axialen Antenne·The above value L * »I.056 m represents approximately the overall transverse dimension of the improved antenna unit. An additional advantage of the invention results from the fact that the folded dipoles provide an unexpectedly suitable direction for pretending or" deforming 11 the radiation pattern of the axial antenna ·

In Fig. 5 ist dar Satellit 2 nach der Stabilisierung auf seiner Umlaufbahn gezeigt, so dass die axiale Antenne 14In Fig. 5, satellite 2 is on after stabilization its orbit, so that the axial antenna 14

1/1/

/I/ I

senkrecht erdw'irt3 gerichtet ist. Dag Strahlongsrauater der Antenne 14, v;ia Juroh die 3rvmd3tene verändert, die durch die ungebrochenen Schenkel ( in Fig. 3 .-Bit 2o bezeichnet) der gefalteten Dipole 13 und 13* dargestellt wird, i3t als den Hauptaipfel βinschilessend gezeigt, der in gestrichelten Linien bei L* Lft gezeigt ist, wobei es klar 1st, da33 die beiden Formen, die getrennt als L' und L'' gezeigt sind, tatsächlich einen senkrechten Querschnitt durch einen garneirsaasen Drehfestk:Jrper uai die Senkrechte Z darstellen, ?;obei dieser Kdrper nächste: er,d als der Zipfel L bezeicr.net vriri. 3s ist weiterhin klar, da33 das Strahlmuater geringere Zipfel oder Ohren umfasst, die aus Figy 5 z-jt Erzielung grö3serer Klarheit weggelassen sind. Die geometrische Gestalt eines aolohen StrahlungsiBUsters kann durch zwei Winkel gekennzaiahnet werden, wie etwa die VfinkeHK und 3 , die gemeinsam sowohl die Vinkelablenkung der Bisektorachsen (wie etwa Ii) der Hauptfeldinten3ität von der Senkrechten definieren und die winkelmässige Breite des Zipfels L. Insbesondere ist 2 der Winkel zwischen dem Zipfel 3isektor :; und der Senkrechten Z, und <^ ist der rfinkel zwischen der Senkrechten und der Erzeugenden (wie etwa Z) eines Kegels, der ungefähr tangential zur inneren Oberfläche des festen Zipfel3 L liegt· Ss ist in vielen Satellitenverbindungsprograoaaen wünschenswert, ein Hichtungsstrahlmuster von dem Satelliten zu schaffen, das eine allgemeine Gestalt hat, wie in Fig. 5 gezeigt, d.h. mit einem Zipfel von verhältnlsmäs3igis directed vertically erdw'irt3. Dag Strahlongsrauater of the antenna 14, v; ia Juroh changes the 3rvmd3tene, which is represented by the unbroken legs (denoted in Fig. 3.-Bit 2o) of the folded dipoles 13 and 13 *, i3t shown as the main apex βinschilessend the in dashed lines at L * L DA33 ft is shown, wherein it clear 1st, the two forms, the separately as L 'and L''are shown, actually a vertical cross-section through a garneirsaasen Drehfestk: Jrper uai the vertical Z represent; obei? this body next: he, d as the tip L bezeicr.net vriri. It is also clear that the ray pattern comprises smaller lobes or ears, which have been omitted from FIG. 5 for greater clarity. The geometrical shape of an aolohen StrahlungsiBUster can be characterized by two angles, such as the VfinkeHK and 3, which together define both the angular deflection of the bisector axes (such as Ii) of the main field intensity from the vertical and the angular width of the tip L. In particular, 2 is the Angle between the tip 3isector:; and the normal Z, and <^ is the angle between the normal and the generatrix (such as Z) of a cone approximately tangent to the inner surface of the solid tip3 L · Ss is desirable in many satellite link programs to have an alignment beam pattern from the satellite create which has a general shape as shown in Fig. 5, ie with a tip of relatively

- 13 - 909848/0128- 13 - 909848/0128

U66052U66052

schmaler Breite (d.h. mit -5er Qrösse Ί ( £ -/,, ) verhältntenäßßlg klein)und se gegenüber eier Senkrechten geneigt, daes ein Kcnus, der ungefähr tangential zur äusseren Oberfläche des festen Zipfels L liegt,ic wesentlichen tangential zur Erdoberfläche liegt, wie bei A unz B angezeigt. Selch ein Strahlungsmuster umfaest einen "tauben Bereich", der durch den inneren Konus CD vcn wesentlicher Ausdehnung definiert wird und führt zu einer hohen Konzentration empfangener Energie, die in dem verbleibenden nütz- f liehen Bereich zwischen den inneren und aus serer. Kegeln CD und AB verbleibt, wodurch eine Verringerung Ir. dem Kraftbedarf der Satellltensendeanlage möglich wird.narrow width (that is, with a size Ί (£ - / ,,) relatively small) and it is inclined with respect to a vertical line, since a cone which lies approximately tangential to the outer surface of the solid tip L is essentially tangential to the surface of the earth, as displayed at A and B. Such a radiation pattern comprises a "deaf area" which is defined by the inner cone CD of substantial extent and leads to a high concentration of received energy, which is in the remaining useful area between the inner and outer. Cones CD and AB remain, thereby reducing Ir. the power requirement of the satellite transmitter is possible.

Die Werte, die fur die Winkelet und Q erforderlich sind, um solch ein Muster zu erzeugen, hängen selbstverständlich von der mittleren Höhe des Satelliten ab· Kit P.lchtantennensystemen der früherer. Technik, wie in Fig. 1 als Type dargestellt, waren die Paraneter, die bei Steuerung der Winkel dk -^d ü verstellt werden konnten und dadurch ein Strahlungsmuster von gewünschter Art schafften (für gegebene Werte der Hche und gestrahlte Frequenz) zwei ar. der Zahl; die Länge der axialen Antenne und ihr Abstand von der Grundebene, die durch die Endfläche 6 dargestellt wurde. Kit den beschrankten Steuerungsmäglichkeiten, die so zur Verfugung standen, war es nicht inrner durchführbar, eine optinale Gestalt für eine bestimmte Satellitenhöhe und eine bestirnte Signalfrequenz zuThe values required for the angles et and Q are in order to generate such a pattern, of course, depend on the mean height of the satellite. Technique as shown in Fig. 1 as Type shown were the paraneters, which could be adjusted by controlling the angle dk - ^ d ü and thereby created a radiation pattern of the desired type (for given values of height and radiated frequency) two ar. the number; the length of the axial antenna and you Distance from the base plane, which was represented by the end face 6. Kit was not inside the limited control options that were available in this way feasible, an optional shape for a particular Satellite altitude and a specific signal frequency

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

-19- 909848/0126-19- 909848/0126

H66052 10H66052 10

erreichen. Das Antennensystem nach der Erfindung stellt einen zusätzlichen Parameter zur Verfügung, wodurch das "Formen" des Strahlungsmusters der Richtantenne des Satelliten beträchtlich erleichtert wird. Dieser zusätzliche Parameter ist die Neigung der Seiten der Dipolelemente 18 und 18', d.h. der Winkel "fi , der von einem der beiden Seitenschenkel gebildet wird, wie etwa 18 A oder 18 B eines jeden Dipole im Verhältnis zur fc Axialrichtung der Antenne 14. Es zeigt sich, dass derreach. The antenna system according to the invention provides an additional parameter, whereby the "shaping" of the radiation pattern of the directional antenna of the satellite is considerably facilitated. This additional parameter is the inclination of the sides of the dipole elements 18 and 18 ', ie the angle "fi formed by one of the two side legs, such as 18 A or 18 B of each dipole, with respect to the fc axial direction of the antenna 14. Es shows that the

- zusätzliche Qrad an Freiheit, der in die Konstruktion des Antennensystems durch diesen zusätzlichen Parameter Y eingeführt wird, zusamraegenommen mit den Parametern H (Länge des axialen Strahlers 14) und h (Höhe der Dipolgruppe über der Satellitenendfläohe) es möglloh maoht, die gewünschte Richtungsstrahlungsoharakterlstlken in praktisch allen wichtigen Fällen zu erzielen.- additional Qrad of freedom that goes into the construction of the antenna system is introduced by this additional parameter Y, taken together with the parameters H (length of the axial radiator 14) and h (height of the dipole group above the satellite end surface) es möglloh maoht that desired directional radiation characteristics in practical all important cases.

So wurde bei der hier erwähnten praktischen Anwendung festgestellt, dass im wesentlichen optimale Fernmeldebedingungen erzielt werden, wenn die Winkel<K und B In Fig· 5 gleich 45° und 54° gemacht werden konnten (die Winkelweite des Hauptstrahlungszipfels ist dann ungefähr 2 (54 - 45) = 18°). Die mittlere Höhe des Satelliten, wie sie sich aus der gewählten Umlaufbahn ergab, wurde als mit ungefähr 780 Kilometern festgelegt. Die festgelegte Frequenz für die Informationssignale, die von der Richtungsantenne 14 gesendet werden sollten, betrug 4ooIn the practical application mentioned here, it was found that essentially optimal telecommunication conditions are achieved if the angles <K and B in Fig.5 could be made equal to 45 ° and 54 ° (the angular width of the main radiation lobe is then approximately 2 (54 - 45) = 18 °). The mean altitude of the satellite, as it resulted from the chosen orbit, was determined to be approximately 780 kilometers. The fixed frequency for the information signals to be transmitted from the directional antenna 14 was 400

- 20 - 909848/0126- 20 - 909848/0126

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

146605$$ 146605

Megahertz, wie oben angegeben. Ba wird berechnet, dass die er forder Hohe Richtcharakteristik, die die oben angegebenen Werte von<* und Ö hai, mit den folgenden Parameterverteh erzieltMegahertz as stated above. Ba is calculated that The high directional characteristics that meet the above values of <* and Ö hai, with the following Parameterveh achieved

H = 59o mm} h « l4o mmj Q a ?8°. H = 59o mm} h «14o mmj Q a ? 8 °.

Die kombinierte Länge jeglioher Öipolelemente, wie früher bestimmt, beträgt I,o56 mm.The combined length of any pole elements, as before determined, is 1.06 mm.

Mit dem genannten Richtungsmuster, wie durch die oben gegebenen Werte von 0\ und S dargelegt, wird berechnet, dass die Konzentration der gestrählten Energie im Zwischen-« bereioh (in Fig. 5 gestrichelt) so 1st, dass eine Verstärkung von ungefähr 5 db gegenüber dem erreicht wird, was mit einem isotropisohen Riohtungsmuster erzielt wird, d.h. mit ungefähr gleiohmässiger Strahlungsintensität gegenüber dem gesamten Kegel, der zwischen den Tangenten bei A und B zur Erdoberfläche gegeben ist. Dies gestattet eine entsprechende Verringerung in der Kraftzuleitung der * Funkanlagen im Innern des Satelliten.With the aforementioned directional pattern, as by the above given values of 0 \ and S, it is calculated that the concentration of the steeled energy in the already (dashed in FIG. 5) is such that a gain of about 5 db compared to what is achieved with an isotropic directional pattern, i.e. with approximately the same radiation intensity compared to the entire cone between the tangents is given at A and B to the earth's surface. This allows a corresponding reduction in the power supply to the * Radio systems inside the satellite.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist klar, dass das integrierte Mehrzweckantennensystem nach der Erfindung b^-leucsame Vorteile hat. Infolge des engen funktionellen Zusammenwirkens zwischen den beiden unabhängig gespeisten Strahlungsuntergruppen, die das System umfasst, wie etwa einem Riohtungsaxialstrahler und einem Vielfachriohtungs-From the above description it is clear that the integrated multi-purpose antenna system according to the invention b ^ - has lucid advantages. As a result of the tight functional Interaction between the two independently fed radiation subsets that comprise the system, such as a directional axial radiator and a multi-directional

, wobei der letztere teilweise die Qrund-, the latter partly being the

- 21 - 909840/0126- 21 - 909840/0126

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ebene für den ersteren bildet, können, die beiden Untergruppen strukturell in eine kompakte Einheit kombiniert werden, die einfach in einer kleinen Trägerstruktur, wie etwa einem Satelliten montiert und verdrahtet werden kann. Gleichzeitig nimmt diese Integration der beiden Strahlungskomponenten, durch die die Erfindung gekennzeichnet ist, nichts von der Hauptfunktion des Systemes weg, die darin besteht, Punkenergie von verschiedenen Quellen abzustrahlen, von denen jede ihre besondere frequenz , Polarisation und Richtmerkmale hat. In der Tat bringt die besondere Art des Zusammenwirkens zwischen den beiden Strahlern einen zusätzlichen Parameter oder einen Qrad der Freiheit der ausgenutzt werden kann, um die Strahlungsmerkmale des Richtstrahlers in der beschriebenen Art und Weise zu verbessern.level for the former, can, the two subgroups structurally can be combined into a compact unit that can be easily put into a small support structure, such as such as a satellite can be mounted and wired. At the same time, this integration of the two radiation components, by which the invention is characterized, nothing away from the main function of the system, which is to radiate point energy from various sources, each of which has its particular frequency, polarization and Has directional characteristics. Indeed, the special kind of interaction between the two radiators brings an additional one Parameter or a Qrad of the freedom which can be used to determine the radiation characteristics of the directional source improve in the manner described.

Es ist klar, dass verschieden Abwandlungen in Einzelheiten der Ausführungsformen getroffen werden können, je nach den !Erfordernissen eines besonderen Anwendungsgebietes für das die Erfindung benutzt werden soll. V/ie bereits früher erwähnt, kann es bei gewissen Anwendungsgebieten wünschenswert sein, dass sowohl die Strahlungsbestandteile Richtmerkmale aufweisen, jedes in einer verschiedenen besonderen Richtung und in solchen Fällen kann das Vielfachrichtungsdrehkreuzabstrahlungsgerät durch einen einzelnen Rieht strahler ersetzt werden, oder mit einer Richtgruppe von im Abstand stehenden Strahlern, wie etwa gefalteten Dipolen, die beispielsweise in einer Endfeueranordnung ge-It is clear that various modifications can be made in the details of the embodiments as the case may be ! Requirements of a particular field of application for which the invention is to be used. As mentioned earlier, In certain areas of application, it may be desirable for both the radiation components to have directional features each in a different particular direction, and in such cases the multi-directional turnstile radiator may have be replaced by a single directional emitter, or with a directional group of spaced radiators, such as folded dipoles, which, for example, are arranged in an end-fire arrangement

-22- 909848/0126-22- 909848/0126

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baut sind. Verschiedene andere Möglichkeiten sind den Fachleuten ohne weiteres klar.are built. Various other possibilities will be readily apparent to those skilled in the art.

909848/0126909848/0126

Claims (6)

U66052 Patentansprüche :U66052 patent claims: 1. Mehrfachantennensystem, dadurch gekennzeichnet, dass es ein erstes Strahlelement (14) aufweist, ein zweites Strahlelement (18), dessen einer Punkt (M) geerdet ist und in der Nähe des ersten Elementes liegt, um so eine Erdebene dafür zu bilden, wobei das erste Element im Zusammenhang mit der Erdebene (18) eine erste vorher bestimmte Strahlcharakteristik hat und das;seweite Element eine andere und davon verschiedene Strahlcharakteristik, ein Mittel, um Radiofrequenzenergie von einer ersten Quelle zwischen einem Punkt des ersten Elementes (14) und Erde zur Abstrahlung in Übereinstimmung mit der ersten Charakteristik heranzuführen und einer Einrichtung zum Zuführen von Radiofrequenzenergie von einer anderen Quelle zu einem Punkt des genannten zweiten Elementes zum Abstrahlen in Übereinstimmung mit der genannten anderen Charakteristik, wodurch Energie von beiden Quellen (4o), (42) gleichzeitig und unabhängig mit den verschiedenen Charakteristiken abgestrahlt werden kann.1. Multiple antenna system, characterized in that it comprises a first radiating element (14), a second radiating element (18), one point (M) of which is grounded and located in the vicinity of the first element so as to form an earth plane therefor, wherein the first element in connection with the earth plane (18) has a first predetermined beam characteristic and the second element has a different and different beam characteristic, a means of drawing radio frequency energy from a first source between a point of the first element (14) and earth introduce radiation in accordance with the first characteristic, and means for supplying radio frequency energy from another source to a point of said second element at the same time for radiating in accordance with the said other characteristic, whereby energy from both sources (4o), (42) and can be radiated independently with the different characteristics. 2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strahlelement (14) In Zusammenhang mit der Erdebene (18) eine Richtcharakteristik hat, während das zweite Element (18 A, 18 B) eine im wesentlichen in alle Richtungen strahlende Charakteristik hat.2. Antenna system according to claim 1, characterized in that the first radiating element (14) in context with the earth plane (18) has a directional characteristic, while the second element (18 A, 18 B) has a substantially has characteristics that radiate in all directions. -24- 909848/0126-24- 909848/0126 BAD ORIGINALBATH ORIGINAL Ί466052 IS Ί466052 IS 3. Antennensystem nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strahlelement (14) einen axialen Leiter (26) aufweist, der an einem Ende gespeist wird und das zweite Abstrahlerelement einen gefalteten Dipol (18) hat, dessen Mittelpunkt (m) geerdet ist und in einer Ebene im allgemeinen senkrecht zu dem genannten axialen Leiter (26) liegt, wobei der geerdete Mittelpunkt (M) in der Nähe des Zuführendes des axialen3. Antenna system according to claims 1 or 2, characterized in that the first radiating element (14) has an axial conductor (26) which is fed at one end and the second radiating element has a folded dipole (18) whose center (m) is grounded and lies in a plane generally perpendicular to said axial conductor (26), the earthed Center point (M) near the feeding end of the axial Leiters liegt und Mittel (PQ) vorgesehen sind, um Energie f von der genannten zweiten Quelle (42) in l8o° phasenverschobenen Verhältnis über die in nahem Abstand liegenden Enden des gefalteten Dipols zu führen·Conductor lies and means (PQ) are provided to take energy f from said second source (42) in a l8o ° phase-shifted relationship over those in close proximity To lead ends of the folded dipole 4. Sin Antennensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das «rat· Strahlelement (14) einen axialen Leiter (26) aufweist, der an einen Ende gespeist wird und der zweite Strahler (13) aus zwei gefalteten Dipolen (ISA, 18 B) besteht, deren Mittelpunkte (M) geerdet sind und4. Sin antenna system according to claim 2, characterized in that the «rat · radiating element (14) has an axial Has conductor (26) which is fed at one end and the second radiator (13) consists of two folded dipoles (ISA, 18 B) whose centers (M) are grounded and die in kreuzweise« Verhältnis in einer Ebene liegen, die im allgemeinen senkrecht zu den axialen Leiter (26) liegt und Mit den geerdeten Mittelpunkten davon in der Nähe des Zufuhrendes (42, 42') des axialen Leiters (26), wobei Mittel vorgesehen sind, im Energie von der genannten Quelle über die in eng·« Abstand voneinander liegenden Enden einte gefalteten Dipols in I8o° Phasenversohitbungsverhältnis zuzuführen und Mittel, ua Energie von derwhich lie in a cross relation in a plane which is generally perpendicular to the axial conductor (26) and with the grounded centers of it near the Feed end (42, 42 ') of the axial conductor (26), wherein Means are provided in the energy of the said Source about the closely spaced To supply the ends of a folded dipole in 180 ° phase reversal ratio and to supply means, including energy from the zweiten Quellt 116er al· eng aneinanderliegenden ludensecond source 116er al · tightly packed loads BAD ORIGINALBATH ORIGINAL -as· 100841/0126-as 100841/0126 14ÖÖ05214ÖÖ052 des anderen gefalteten Dipols in l8o° phasenverschobenen Verhältnis zu führen und in Phasenquadraturverhältnis zum Speisen der Energie zu dem genannten ersten Dipol»of the other folded dipole in 180 ° phase-shifted relation and in phase quadrature relation to the Feeding the energy to the said first dipole » 5. Ein Antennensystem nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Energie von der genannten zweiten Quelle (42) zu dem genannten oder jedem gefalteten Dipol über eine Symnietriereinrichtung (}4) geführt wird, die so angeordnet 1st, dass sie eine l3o° Phasenverschiebung zwischen die symmetrischen Endklemroen davon einbringt, die mit den Zufuhrklemmen (42) des Dipols verbunden sind.5. An antenna system according to claims 4 or 5, characterized in that energy from said second source (42) to said or each folded dipole via a symmetry device (} 4) which is arranged to have a 13o ° phase shift between the symmetrical end terminals thereof brings in, which are connected to the supply terminals (42) of the dipole. 6. Antennensystem nach einem beliebigen der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten des oder der gefalteten Dipole in einen vorher bestimmten Neigungswinkel zu der Ebene gebogen sind, die senkrecht zu dem axialen Leiter (26) in einer Richtung vondem axialen6. Antenna system according to any one of the claims 3 to 5, characterized in that the sides of the or of the folded dipoles are bent at a predetermined inclination angle to the plane perpendicular to the axial conductor (26) in a direction from the axial Leiter (26) weg liegt.Head (26) is away. 7, Antennensystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass e« an Bord eines Raumfahrzeuges, z.B. eines Satelliten angeordnet ist.7, antenna system according to any one of the claims 1 to 6, characterized in that e «is arranged on board a spacecraft, e.g. a satellite. 3t !"tenrfachantenntnsyet·*, dadurch gekennzeichnet, das· ·* la wesentlichen so beschaffen i»t, wie hierin b·- «chrieben uafc·!· Hinweis «uf und wi· Xn Pi«, 2, Fig, 3 oder Pig, 4 und 6 der beigefügten Zeichnungen dargestellt.3t! "Tenrfachantenntnsyet · *, characterized in that the essentials are as described herein as written uafc ·! · Note on and wi · Xn Pi«, 2, Fig, 3 or Pig 4, 4 and 6 of the accompanying drawings. 00 9 8 48/012800 9 8 48/0128 BAD ORIGINAL • So ·BAD ORIGINAL • Sun ·
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR93172E (en) * 1966-11-04 1969-02-21 Cit Alcatel Common fixed antenna device for two wavebands.
US3521286A (en) * 1967-04-21 1970-07-21 Gen Dynamics Corp Orthogonal array antenna system
GB1223778A (en) * 1969-03-17 1971-03-03 Chu Associates Wide band antenna for satellite navigation and related problems
US3771162A (en) * 1971-05-14 1973-11-06 Andrew California Corp Omnidirectional antenna
GB2089578B (en) * 1980-03-03 1984-10-10 Pioneer Electronic Corp Complex antenna system
US5169094A (en) * 1990-02-26 1992-12-08 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Geostationary earth observation satellite incorporating liquid propellant apogee maneuver system and hollow antennas
GB2512111B (en) 2013-03-20 2017-02-15 British Broadcasting Corp Antenna arrangement for transmitting two or more polarisations of radio signal
US10745152B2 (en) * 2017-06-01 2020-08-18 Swarm Technologies, Inc. Attitude stabilization and orbital distribution for small satellites

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE872379C (en) * 1949-12-09 1953-03-30 Siemens Ag Low-interference receiving antenna
US2982959A (en) * 1960-06-27 1961-05-02 Dietrich V Hanneken Antenna for both horizontally and vertically polarized waves
US3172111A (en) * 1962-08-30 1965-03-02 Louis D Breetz Multi-polarized single element radiator
US3324474A (en) * 1964-09-18 1967-06-06 Gen Dynamics Corp Rotatable horn antenna with feed moveable out of horn to form omnidirectional antenna

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BE671877A (en) 1966-05-05

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