DE1516845A1 - Verfahren und Anordnung zur Nachrichtenuebertragung von und zu rotationsstabilisierten Raketen,Satelliten und Raumsonden - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Nachrichtenuebertragung von und zu rotationsstabilisierten Raketen,Satelliten und Raumsonden

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DE1516845A1
DE1516845A1 DE19661516845 DE1516845A DE1516845A1 DE 1516845 A1 DE1516845 A1 DE 1516845A1 DE 19661516845 DE19661516845 DE 19661516845 DE 1516845 A DE1516845 A DE 1516845A DE 1516845 A1 DE1516845 A1 DE 1516845A1
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rotation
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axis
satellites
transmission
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Scheel Dipl-Ing Henning
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SCHEEL DIPL ING HENNING
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SCHEEL DIPL ING HENNING
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q3/12—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
    • H01Q3/14—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying the relative position of primary active element and a refracting or diffracting device
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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Description

Dr. Expl.
Patentbeschreibung: ■
Verfahren und Anordnung zur Nachrichtenübertragung von und
zu rotationsstabilisierten Raketen. Satelliten und Raumsonden.
Für bestimmte Anwendungen von Satelliten, z.B. synchrone Nachrichtensatelliten, werden rotationsstabilisierte Geräte vor allem aus Zuverlässigkeits- und Kostengründen verwandt.
Bei Nachrichtenkanälen von und zu rotationsstabilisierten Satelliten oder Raumsonden ist es schwierig, einen hohen Bordantennengewinn zu realisieren, denn das erfordert eine möglichst schmale "Antennenkeule", die immer auf den Em- %
pfanger ausgerichtet bleibt, sich also gegenüber dem Satelliten mit dessen Rotationsfrequenz zurückdreht. Dieses Schwenken kann elektronisch oder mechanisch erfolgen.
Bei einer elektronischen Schwenkung werden i.a. viele Einzelantennen (z.B. eine Dipolkreisgruppe) symmetrisch zur Rotationsachse eingebaut und es wird immer gerade diejenige benutzt, die dem Empfänger gegenüber liegt.
Die Nachteile dieser Anordnung sind: Hohes Gewicht, hoher Leistungsbedarf für das Schalten, geringe Zuverlässigkeit wegen hoher Komponentenzahl und unbefriedigende Antennenkeulenform.
Eine mechanische Schwenkung kann in bekannter Weise durch eine umlaufende Parabolantenne ausgeführt werden.
Die Nachteile dieser Anordnung sind: Hohes Gewicht der bewegten Massen und die sich daraus ergebenden Lagerungsprobleme. Kreiselrückwirkungen können die Lage des Satelliten stören.
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Anordnung zur Nachrichtenübertragung von und zu rotationsstabilisierten Raketen, Satelliten und Raumsonden.
Sie verwendet eine rotationssymmetrische Sammellinse für die •auszustrahlenden und zu empfangenden elektromagnetischen Trägerwellen, z.B. eine Lunebergkugel nach US-Patent 2 849 713,
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die aus konzentrischen Schalen von geschäumtem Kunststoff aufgebaut ist, deren Dielektrizitätskonstanten mit zunehmendem Radius abnehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anordnung sehen vor, daß die Sammellinse fest mit dem Raumflugkörper verbunden ist und zwar vorzugsweise so, daß ihr Mittelpunkt auf dessen jeweiliger Rotationsachse liegt. Die auszustrahlenden elektromagnetischen Trägerwellen werden der Sammellinse durch einen synchron mit der Rotationsfrequenz des Raumflugkörpers, aber gegenläufig, umlaufenden Erregerstrahler zugeführt. In gleicher Weise werden die durch die Sammellinse empfangenen und gebündelten Trägerwellen abgenommen und dem Empfänger des Raumflugkörpers zugeleitet. Die für die Nachrichtenübertragung benutzten Trägerwellen liegen vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 10 GHz.
Verfahren und Anordnung der Erfindung bewirken eine stark gebündelte "Antennenkeule", die fest auf dem ortsgebundenen Empfänger bzw. Sender ausgerichtet bleibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der schematischen Zeichnung Fig. 1 dargestellt.
Eine Lunebergkugel (1) ist fest an dem Raumflugkörper angebaut. Ihr Mittelpunkt liegt auf dessen Rotationsachse. Ein Hornstrahler (2) ist auf den Mittelpunkt der Kugel ausgerichtet. Er ist über einen Hohlleiter (3) mit einem Drehkoppler (4) auf der Rotationsachse und somit mit dem Sender des Satelliten verbunden. Dieser Hornstrahler kann eine Antennenkeule in einem festen Winkel zur Rotationsachse, z.B. β = 120°, absenden (s. Fig. 1). Sie wird durch die Lunebergkugel zusätzlich gebündelt. Der Hornstrahler wird durch einen Schwenkmotor z.B. nach Signalen von Sonnen- oder Erdsuchern so ausgerichtet, daß er der Gegenstation auf der Erde gegenüberliegt, d.h. er läuft mit der Rotationsfrequenz des Raumflugkörpers, aber gegenläufig, um. Zum Auffinden einer Gegenstation ist es möglich, den Hornstrahler kurzzeitig mit einer höheren oder geringeren Rotationsgeschwindigkeit als der des Raumflugkörpers umlaufen zu lassen.
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Der wesentliche Vorzug gegenüber bisher bekannten Verfahren und Anordnungen liegt darin, daß nur ein leichter Hornstrahler bewegt wird. Die Probleme, die mit der Lagerung bzw. Lagerreibung bewegter Teile unter Weltraumbedingungen verbunden sind, und die Kreiselrückwirkung auf die Ausrichtung der Sonde im Raum sind im gleichen Maße geringer. Ein weiterer Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anordnung ist es, daß die Rotationssymmetrie es erlaubt, die gleiche Sammellinse gleichzeitig mit mehreren Übertragungseinrichtungen, z.B. Hornstrahlern, in beliebiger Richtung zu verwenden.
Das ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung λ dargestellt, siehe schematische Zeichnung Fig. 2.
Der Hornstrahler (2) dient als Empfangsantenne, der Hornstrahler (6), der in einem festen Winkel α zum Hornstrahler (2) angeordnet ist, als Sendeantenne. Er ist vorzugsweise für eine höhere Frequenz ausgelegt. Beide Hornstrahler brauchen nicht, wie dargestellt, in einer Ebene zu liegen. Mit dieser Anordnung gelingt es, eine Richtfunkverbindung zwischen 2 festen Orten auf der Erde über einen vorzugsweise synchronen Satelliten aufzubauen.
Durch eine geeignete mechanische oder elektronische Vorrichtung gelingt es, den Winkel β in Fig. 1 in definierter Weise während des Betriebes der Anordnung zu verschieben. | Mit gleichzeitiger definierter Änderung der Rotationsfrequenz des Hornstrahlers ist es möglich, mit der Blickrichtung der Antenne einer beliebig bewegten Gegenstation zu folgen.
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Claims (4)

  1. . L/r. hxpl.
    Patentansprüche L.,«~ ,.^,..»,-. . '
    1} Verfahren und Anordnung zur Nachrichtenübertragung von und zu rotationsstabilisierten Raketen, Satelliten und Raumsonden,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine elektromagnetische Sammellinse fest mit dem Raumflugkörper verbunden ist und daß deren Rotationssymmetrieachse parallel zu dessen jeweiliger Rotationsachse liegt, wobei die abzustrahlenden bzw. zu empfangenden Wellen durch eine synchron mit der Rotationsfrequenz des Raumflugkörpers - jedoch gegenläu- W fig - um die Rotationssymmetrieachse der Sammellinse umlaufenden übertragungseinrichtung geleitet werden.
  2. 2) Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationssymmetrieachse der Sammellinse mit der Rotationsachse des Raumflugkörpers zusammenfällt.
  3. 3) Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Übertragungseinrichtungen gleichzeitig verwendet werden.
  4. 4) Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekannzeichnet, daß eine gewünschte Veränderung der Blickrichtung der Antenne durch eine definierte Verschiebung der übertragungseinrichtung gegenüber der Sammellinse bewirkt wird.
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    L e e r s e i t e
DE19661516845 1966-05-24 1966-05-24 Verfahren und Anordnung zur Nachrichtenuebertragung von und zu rotationsstabilisierten Raketen,Satelliten und Raumsonden Pending DE1516845A1 (de)

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