DE1541471B2 - Durch Rotation stabilisierte Antenne für einen Satelliten - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antenne für einen durch Rotation um eine Achslage stabilisierten Satelliten mit einer aus Primärstrahler und Reflektor bestehenden Sende- und Empfangseinrichtung, die in normaler Arbeitsweise durch eine Antriebseinrichtung derart in der entgegengesetzten Richtung wie die Rotation des Satelliten in Drehung versetzt ist, daß das Strahlungsdiagramm der Sende-Empfangseinrichtung auf einen vorgegebenen Bezugspunkt gerichtet bleibt.

Ein Satellit wird durch Rotation um eine Achse in seiner Lage auf seiner Umlaufbahn stabilisiert, so daß sich seine Lage mit Bezug auf die Erdachse nicht verändert. Wird der Satellit nicht gedreht, würden sich Lageänderungen als Folge von Taumelvorgängen ergeben. Ein Beispiel für einen durch Rotation stabilisierten Satelliten ist der Satellit »Syncom«, der im Schwerefeld der Erde an einer festen Stelle mit Bezug auf die Erde steuerbar angeordnet ist, d. h. sich mit der Winkelgeschwindigkeit bewegt, mit der sich die Erde dreht.

Die stabilisierende Rotation wird dem Satelliten durch sein Trägerfahrzeug erteilt, so daß er sich mit etwa 100 bis etwa 150 Umdrehungen je Minute um seine Achse dreht, wenn er sich auf seiner Umlaufbahn befindet. Die Umdrehungsgeschwindigkeit ist von der Lage des Satelliten im Schwerefeld abhängig.

Durch Rotation stabilisierte Satelliten weisen eine Antennenplattform auf, an welcher die Antenne angebracht ist. Die Plattform ist an dem Satelliten beispielsweise mittels reibungsarmer Lager gelagert. Bei einem bekannten Satelliten (US-PS 31 33 282) ist ein in entgegengesetzter Richtung drehender Motor vorgesehen, der am Trägerfahrzeug bzw. am Satelliten befestigt und mit der Antenne mechanisch verbunden ist, um zu verhindern, daß die Antenne sich mit der Drehgeschwindigkeit des Satelliten dreht. Das Diagramm der Antenne des Satelliten ist mit Bezug auf die Erde festgelegt, d. h., seine Hauptachse ist während des gesamten Umlaufes auf eine feste Stelle auf der Erde gerichtet. Der Motor dreht die Antenne in zur Drehrichtung des Satelliten entgegengesetzter Richtung mit einer Drehzahl gleich der Drehzahl des Satelliten abzüglich einer Umdrehung je Erdumkreisung.

Bei Satellitenantennen der eingangs genannten Art muß der entgegengesetzt drehende Motor immer mit der richtigen Geschwindigkeit arbeiten, damit der Satellit zur sicheren Nachrichtenübertragung eingesetzt werden kann. Fällt der Motor aus irgendeinem Grund aus, so dreht sich die Antenne gemeinsam mit dem Satelliten, was zu einer für die Nachrichtenübertragung ungeeigneten Antennencharakteristik führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine versagungssichere Antenne für einen durch Rotation stabilisierten Satelliten zu schaffen, insbesondere eine Antenne so auszubilden, daß sie unabhängig davon, ob der Gegendrehung erzeugende Motor erregt ist oder nicht, eine für Nachrichtenübertragung brauchbare Charakteristik aufweist.

Die Aufgabe wird durch eine Antenne der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß bei Ausfall der Gegendrehung der Sende- und Empfangseinrichtung der Reflektor durch eine dann auf die Sende- und Empfangseinrichtung wirkende Zentrifugalkraft von einer ersten, ein Richtdiagramm erzeugenden Arbeitsstellung in eine zweite, ein Rundstrahldiagramm erzeugende Arbeitsstellung bringbar ausgebildet ist.

Die Antenne hat zwei Arbeitsstellungen, die beide für die Nachrichtenübertragung geeignet sind. Bei vorhandener Gegendrehung hat die Antenne eine Richtcharakteristik, während bei ausgefallener Gegendrehung die Antenne Rundstrahlcharakteristik aufweist, bei welcher zwar größere Abstrahlungsverluste hingenommen werden müssen, jedoch eine Nachrichtenübertragung möglich ist. Der Übergang von der einen in die andere Arbeitsstellung wird durch Zentrifugalkräfte herbeigeführt, die wirksam werden, wenn die Gegendrehung ausfällt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 ist eine schaubildliche Ansicht eines durch Rotation stabilisierten Satelliten mit entgegengesetzt gedrehter Sende- und Empfangseinrichtung;

F i g. 2 ist eine der F i g. 1 entsprechende Ansicht des Satelliten mit ausgefallener Gegendrehung der Sende- und Empfangseinrichtung;

F i g. 3 ist eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Antenne gemäß der Erfindung;

F i g. 4 ist eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht der anderen Ausführungsform der Antenne;

F i g. 5 ist eine schaubildliche Ansicht einer weiteren Antenne gemäß der Erfindung in der ersten Arbeitsstellung;

F i g. 6 ist eine der F i g. 5 ähnliche Ansicht der Antenne in der zweiten Arbeitsstellung.

In den F i g. 1 und 2 ist ein durch Rotation stabilisier-

ter Satellit 10 mit einer Plattform 11 dargestellt, die durch Lager 12 an dem Satelliten 10 gelagert ist. Mittels federbelasteter Scharniere 16 sind an der Plattform 11 ein metallischer parabolischer Reflektor 14 und ein für Hochfrequenzenergie durchlässiger parabolischer Zylinderteil 15 angeordnet. Ein Primärstrahler 13 erstreckt sich ebenfalls von der Plattform 11. Die Plattform 11 ist durch übliche Mittel mit einem nicht dargestellten Gegendrehung erzeugenden Motor verbunden, der von dem Satelliten 10 getragen ist. In F i g. 1 ist die erste Arbeitsstellung der Antenne, d. h. bei vorhandener Gegendrehung, wiedergegeben, in welcher der Reflektor 14 und der Zylinderteil 15 durch federbelastete bzw. vorgespannte Scharniere 16 in ihre erste Stellung vorgespannt sind, in welcher die Antenne eine Rieht-Strahlcharakteristik aufweist. Da der Motor Drehung der Plattform 11 mit Bezug auf das Schwerefeld im wesentlichen verhindert, treten an der Antenne keine Zentrifugalkräfte auf. Wenn jedoch der Motor entregt wird, drehen sich die Plattform 11 und die zugeordnete Antenne mit dem Satelliten 10, und die resultierenden Zentrifugalkräfte überwinden die vorgespannten Scharniere 16, so daß der Reflektor 14 und der Zylinderteil 15 in ihre zweite Stellung bewegt werden, in welcher die Antenne eine Rundstrahlcharakteristik aufweist (Fig. 2).

Statt der Vorspannung der Scharniere durch Federn können auch andere Mittel, welche eine ähnliche Funktion erfüllen, verwendet werden. Tatsächlich können Ausführungen, wie sie in den F i g. 3 bis 6 wiedergegeben sind, verwendet werden.

In F i g. 3 ist ein Satellit 10 mit Rundstrahlcharakteristik dargestellt. Die Antenne weist biegsame metallische Drahtreflektoren 17 und biegsame, für Hochfrequenzenergie durchlässige Stäbe 18 auf, welche bei Ausfall der Gegendrehung die gezeigte Stellung einnehmen. Bei vorhandener Gegendrehung nehmen diese Teile die in F i g. 4 gezeigte Stellung ein.

In den F i g. 5 und 6 ist eine abgeänderte Ausführungsform einer Antenne wiedergegeben, bei welcher der Reflektor aus einer Mehrzahl von biegsamen Metallblättern 19 besteht und für Hochfrequenzenergie durchlässige parabolische Zylinderteile 20 vorgesehen sind.

Es ist festzustellen, daß die besondere Ausführungsform der Antenne, des Reflektors und der für Hochfrequenzenergie durchlässigen Teile, welche als Gewichtsausgleich für den Reflektor dienen, für die Erfindung nicht kritisch ist. Für den Reflektor wird üblicherweise ein Metall oder eine Beryllium-Kupfer-Legierung verwendet, während für die für Hochfrequenzenergie durchlässigen Teile Faserglas verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Antenne für einen durch Rotation um eine Achslage stabilisierten Satelliten mit einer aus Primärstrahier und Reflektor bestehenden Sende- und Empfangseinrichtung, die in normaler Arbeitsweise durch eine Antriebseinrichtung derart in der entgegengesetzten Richtung wie die Rotation des Satelliten in Drehung versetzt ist, daß das Strahlungsdiagramm der Sende-Empfangseinrichtung auf einen vorgegebenen Bezugspunkt gerichtet bleibt, d a durch gekennzeichnet, daß bei Ausfall der Gegendrehung der Sende- und Empfangseinrichtung der Reflektor (14, 17, 19) durch eine dann auf die Sende- und Empfangseinrichtung wirkende Zentrifugalkraft von einer ersten, ein Richtdiagramm erzeugenden Arbeitsstellung in eine zweite, ein Rundstrahldiagramm erzeugende Arbeitsstellung gebracht ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor einen metallischen parabolischen Zylinderteil (14) aufweist.

3. Antenne nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Scharnier (16) an dem Reflektor (14).

4. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine Mehrzahl biegsamer Metalldrähte (17) aufweist.

5. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine Mehrzahl biegsamer Metallblätter (19) aufweist.

6. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch für Hochfrequenzenergie durchlässige Teile (15, 18, 20), die wie der Reflektor (14, 17, 19) Gegendrehungs- und Zentrifugalkräfte aufnehmen und zum Reflektor entgegengesetzt bzw. diametral orientiert sind.