DE2656691A1

DE2656691A1 - Satellitenantenne

Info

Publication number: DE2656691A1
Application number: DE19762656691
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl Ing Heichele
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1976-12-15
Filing date: 1976-12-15
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE2656691C3; FR2374754A1; DE2656691B2

Description

Für die Nachrichtenübermittlung zwischen Satelliten und Bodenstationen auf der Erde werden im allgemeinen Richtantennen verwendet, die einen hohen Antennengewinn aufweisen. Die Richtantennen haben dabei je nach der Anzahl bzw. Verteilung der Bodenstationen eine oder mehrere Keulen. Als Richtantennen werden etwa Rotationsellipsoide oder Rotationsparaboloide (sh. die DT-OS 22 63 248) oder zylinderparabolische Antennen verwendet (sh. die DT-AS 20 10 513), die entweder auf separaten Antennenplattformen angeordnet oder direkt mit den Satelliten verbunden sind.

Bei der Konzeption derartiger Satelliten ist man u.a. gebunden an die beschränkte Raum- und Lastkapazität der für das

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Einbringen des Satelliten in die Ilissionsbahn benötigten Trägerrakete. Man wird sich deswegen bemühen, den Satelliten einerseits leicht zu bauen und andererseits den vorhandenen Raum innerhalb der Spitze der Trägerrakete so gut wie möglich auszunutzen.

Die erwähnten Antennen benötigen, auch wenn sie als entfaltbare Antennen ausgefertigt sind, einen erheblichen Raumbedarf. Üblicherweise werden diese Antennen auf der Deckfläche des Satelliten angeordnet, da wegen des großen Durchmessers des Satelliten zwischen dessen Außenwand und der Trägerraketenwand für eine Reflektorantenne nicht mehr genügend Raum zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Form einer Satellitenantenne und deren Anordnung am Satelliten so zu gestalten, daß der in der Spitze der Trägerrakete zur Verfügung stehende Raum optimal ausgenutzt ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Antenne einen am Satelliten klappbar angeordneten, einfach gekrümmten Reflektor, insbesondere einen Zylinderparabolreflektor aufweist, der im eingeklappten Zustand mit seiner konkaven Fläche der seitlichen Außenwand des Satelliten zugewandt ist.

Der Reflektor kann hierbei im eingeklappten Zustand einen Teil der Satellitenaußenwand bilden.

Ein solcher Reflektor für eine Satellitenantenne kann sehr gut an die Außenwand des Satelliten und auch an die Innenwand der Spitze der Trägerrakete angepaßt und deshalb sehr raumsparend untergebracht werden.

Aus der DT-AS 15 41 471 und der oben zitierten DT-AS 20 10 530 sind zwar klappbare Zylinderparabolantennen für

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Satelliten bekannt. Die klappbare Anordnung dient hierbei jedoch dem Zweck, die Richtantenne, bestehend aus klappbarem Reflektor und einem linearen Speisestrahler, durch Abklappen des Reflektors in eine Rundstrahlantenne umwandeln zu können, um so wenigstens einen Notbetrieb mit der Bodenstation aufrechterhalten zu können, falls die Ausrichtung der Antenne etwa durch unkontrollierbare Lageänderungen des Satelliten verloren geht. Die Aufgabe, die Antenne am Satelliten so anzuordnen, daß während des Transportes in die Missionsbahn möglichst wenig Platz für die Antenne benötigt wird, ist bei diesen genannten Druckschriften nicht angeschnitten. Auch die dort angegebene Konfiguration und Anordnung der Antenne gibt keinen Hinweis darauf, die Antenne während des Transportes an die Außenfläche des Satelliten zu klappen; vielmehr ist die Antenne bereits während des Transportes in der späteren endgültigen Konfiguration als Richtantenne gehalten.

Die Erfindung ist in fünf Ausführungsbeispielen anhand von fünf Figuren näher erläutert, v/obei in den Figuren 1 bis 4 schematisch die Anordnung einer Zylinderparabolantenne an einem zylInderförmigen Satelliten und in der Fig. 5 die Anordnung einer Zylinderparabolantenne an einer Palette eines Satelliten dargestellt ist. Um die Darstellung und Beschreibung zu vereinfachen, sind in den Figuren gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugsziffern versehen, die mit einem auf die jeweilige Figur hinweisenden Index versehen sind. Die Antennen sind zusätzlich in einigen Figuren strichliert im eingeklappten Zustand gezeichnet.

Wie Fig. 1 zeigt, ist längs einer Mantellinie eines Satelliten Iv. ein ZyI Lnderparabolref lektor ?., klappbar angeordnet.

Hierzu notwendige Klappinecb.ani.smen sind dem Fachmann bekannt und etwa in der DT-AS 20 03 011 beschrieben. Die Breite und Krümmung des Reiflektors ist in bekannter VJei.se auf die Wellenlänge und dein zu erzielenden Gewinn angepaßt. Derartige Reflektoren sind In dem Buch "Microwave Antenna Theory arid Design" von ;>üiiuu;L SiLvor, McGraw Hill Book Company, Hew York, '194O, auf den ScLten 457 - 459 und auf Seite- l.i

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BAD ORIGINAL

gezeigt und beschrieben. Zur Speisung des Reflektors 2 ist an der Außenv/and des Satelliten 1 eine lineare Speisequelle 3 vorgesehen, v/ie sie ebenfalls in der zitierten Literaturstelle beschrieben ist. Im eingeklappten Zustand liegt der Reflektor nahezu an der Außenwand des Satelliten 1, so daß der benötigte Stauraum für die Unterbringung des Satelliten in der Spitze einer Trägerrakete nur sehr gering ist. Der Reflektor wird in Richtung des Pfeiles in die Betriebsstellung aufgeklappt.

In Fig. 2 ist ein ivylinderfüruiger Satellit Ip mit zwei. Zylinderparabolref lektoren 2'_o und 2% und zwei linearen Speisequellen 3 versehen, von denen hier nur eine Quelle 3_O gezeigt ist. Im strichliert dargestellten, eingeklappten Zustand ist der Außenutnfang der gesamten Satellitenkonficjuration nicht wesentlich größer als derjenige des eigentlichen zyliriderförmlgon Satollitenkörpers.

In FLg. 3 ist der Reflektor 2-, in der gleichen wie in Fig. 1 und 2 beschriebenen V/eise am Satelliten !-> klappbar angeordnet. Die Speisung des Reflektors erfolgt über eine in einer Ausnehmung 4-, des Satelliten 1~ in der Ilähe der Klappachso des Reflektors angeordnete lineare Speisequelle 3.,, wobei hier jedoch der Reflektor 2 nicht direkt, sondern über einen Hilfsreflektor 5_n gespeist wird, der als Zylinderhyperboloid ausgebildet ist und parallel zur Klappachse des Reflektors 2 am diesem gegenüberliegenden Rand der Ausnehmung 4-, gelcigert ist. Im eingeklappten Zustand der Antennenanordnung ist der Hilf sref lektor 5 ^ in die Ausnehmung 4., geklappt, während der Reflektor 2-, an der Außenwand des Satelliten 1-, anliegt; der Reflektor 2 und die Ausnehmung 4 können dabei so iiufeinander abgestimmt sein, daß der Reflektor die Ausnehmung gera.le überdeckt und damit im eingeklappten Zustand einen Teil dor Auf.cMiuarid dor S-iteL L Lteti 1 bildet.

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In Fig. 4 ist der Reflektor 2· um eine Achse senkrecht zur Achse des zylinderförmigen Satelliten Ί. ausklappbar. Zur Halterung des Reflektors 2 können hierfür separate am Satelliten angebrachte Stützen 6 vorgesehen sein. Im eingeklappten Zustand schmiegt sich der Reflektor 2 an die Außenwand des Satelliten \. und überdeckt dabei wiederum eine Ausnehmung A. im Satelliten, in der im eingeklappten Zustand eine lineare Speisequelle 3^ parallel zu der Langsachse des Satelliten angeordnet ist. Für den Betrieb der Antennenan-Ordnung wird, wie dargestellt, die lineare Speisequelle im Gegensinn zu der Klapprichturig des Reflektors 2 in dessen Brennlinie geschwenkt.

In Fig. 5 ist ein Satellit I₁- dargestellt, mit dem eine wannenförmige Palette 7, etwa zur Aufnahme von Meßinstrumenten, verbunden ist. Der Reflektor 2j- ist mit einem oberen Rand der Palette 7 klappbar verbunden, während nahe am anderen gegenüberlxegenden Rand eine lineare Speisequelle 3_r angeordnet ist. Der eingeklappte Reflektor 2 deckt, wie strichliert angedeutet, die Palette ab.

Bei allen beschriebenen Konstruktionen wird der Reflektor so an den Satellitenkörper bzw. an eine Palette geklappt, daß er beim Transport des Satelliten in die Missionsbahn raumsparend in der Spitze einer Trägerrakete angeordnet werden kann ·

Die beschriebenen Reflektoren können etwa aus parabelförmig gebogenen und fluchtend mit Abstand hintereinander angeordneten Tragrippen 8 aus verwindungssteifem Material versehen sein, zwischen denen ein Hetz- oder Gitterwerk 9 aus Reflektormaterial verspannt ist, wie dies schematisch in der Fig.5 angedeutet ist· Die thermischen Verformungen des Reflektors hängen jeweils nur von den Eigenschaften der tragenden parabolischen Rippen ab; die Verformungen können sehr gering gehalten werden, wenn die Rippen als Fachwerk aus

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Kunststoffen, in denen Kohlefasern eingelegt sind, hergestellt sind.

Der von dem Reflektor ausgehende gebündelte Richtstrahl kann sehr einfach geschwenkt werden, und zwar entweder, indem der Reflektor um die Klappachse mechanisch gekippt wird, oder indem die Phasenbeziehungen der von der linearen Speisequelle abgegebenen Welle verändert werden. Durch Unterteilung der linearen Speisequelle in mehrere Teilabschnitte kann die Antenne in eine mehrkeulige Antenne umgewandelt werden.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Satellitenantenne, dadurch gekennzeichnet , daß die Antenne einen am Satelliten (1,7) klappbar angeordneten, einfach gekrümmten Reflektor (2), insbesondere einen Zylinderparabolreflektor auf v/eist, der im eingeklappten Zustand mit seiner konkaven Fläche der seitlichen Außenwand des Satelliten (1,7) zugev/andt ist.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Reflektor (2) im eingeklappten Zustand einen Teil der Satellitenaußenwand bildet; vgl. Fig. 3 und 5.
3. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Reflektor (2) längs einer äußeren Mantellinie des Satelliten (1,7) klappbar ist.
4. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Reflektor (2) längs einer zur Längsachse des Satelliten (1) .senkrechten Drehachse schwenkbar ist; vgl. Fig. 4.
5. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Reflektor (2) im eingeklappten Zustand eine Ausnehmung (4) in der Außenwand des Satelliten (1) überdeckt, in der eine lineare Speisequelle (3) und/oder ein Hilfsreflektor (5) angeordnet sind.

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6. Antenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Reflektor (2) längs einer zur Längsachse des Satelliten (1) parallelen Kante der Ausnehmung (4) klappbar angeordnet ist, daß parallel zu der Klappachse des Reflektors (2) in der Ausnehmung (4) die lineare Speisequelle (3) und an der gegenüberliegenden Kante der Ausnehmung (4) ein vorzugsweise als Zylinderparaboloid ausgebildeter, in die Ausnehmung (4) klappbarer Hilfsreflektor (5) gelagert ist·
7. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Reflektor (2) aus mehreren mit Abstand hintereinander und fluchtend angeordneten parabelförmigen Trägerrippen (8) besteht, zwischen denen ein Netz- oder Gitterwerk (9) aus Reflektormaterial verspannt ist.

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