DE3011187A1

DE3011187A1 - Satellitenantenne

Info

Publication number: DE3011187A1
Application number: DE19803011187
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 8025 Unterhaching Frisch
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1980-03-22
Filing date: 1980-03-22
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE3011187C2

Description

Satellitenantenne
Die Erfindung betrifft eine Satellitenantenne für die Kommunikation zwischen zwei nahe benachbarten Bodenstationen über einen Synchronsatelliten.
Bei Synchronsatelliten für die Nachrichtenübertragung besteht für die Reflektorantennen die Forderung, daß mehrere Hauptkeulen vorhanden sein sollen, damit äede Hauptkeule ein bestimmtes Gebiet der Erde versorgen kann.
Aus der DE-OS 28 50 492 ist ein Antennenreflektor mit parabolisch-elliptischer Reflektorfläche und mehreren Erregern bekannt, mit der sichergestellt werden soll, daß zur Vermeidung von Energieverschwendung die abgestrahlte Energie nur in diejenigen Gebiete gestrahlt wird, die damit zu beliefern sind. Es ist mithin zwar bekannt, zur Gebietsausleuchtung eine Apertur der geschilderten Art zu verwenden, bei PunKt zu Punktverbindungen werden bisher jedoch nur kreisförmige Aperturen in Synchronsatelliten verwendet.
Diese wie auch die aus dem DGM G 72 47 112 bekannte Satellitenantenne mit gekrümmten Reflektor ist aber ohne weiteres nicht brauchbar, wenn die Kommunikation zwischen nahe benachbarten Bodenstationen über den Sa- telliten erfolgen soll. Dann stellt sich das Problem, daß z. B. bei zwei Stationen die eine Station nicht nur das für sie bestimmte Signal SA der auf sie ausgerichteten Strahlungskeule empfängt, sondern auch ein störendes Signal 5B aus der für die andere Station bestimmten und auf diese ausgerichteten Strahlungskeule.
Es stellt sich die Aufgabe, das Verhältnis des störenden Signals 5B zu dem für die Bodenstation bestimmten Signal SA möglichst klein zu machen und unter Konstanthaltung des Antennengewinns, die Antenne so zu dimensionieren, daß die Unterbringung bei vorgegeben Platzangebot in der Transportrakete sichergestellt ist. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Antenne. einen elliptischen Paraboloidreflektor mit entsprechender Anzahl von Erregern aufweist und daß der in Richtung parallel zur Verbindungslinie der Bodenstation seine große Hauptachse aufweisende Reflektor so dimensioniert ist, daß jede der Bodenstation im Minimum zwischen zwei Nebenzipfeln des auf die andere Bodenstation gerichteten Strahlungskeule liegt.
Von besonderem Vorteil ist, daß einerseits ein zufriedenstellender, spezifizierter Störabstand bei nahe benachbarten Bodenstationen erzielt wird, und andererseits die Antenne nur so groß wird, daß die Unterbringung in der Rakete ohne Schwierigkeiten zu bewerkstelligen ist, weil für die stärkere Bündelung in Richtung der Verbindungslinie der Bodenstationen AB zwar die Antenne in Richtung dieser Verbindungslinie vergrößert wird, aber die Konstanthaltung des Antennengewinns in Richtung auf jede der Bodenstationen eine entsprechende Reduzierung der Antennendimensionierung in Richtung senkrecht zur Linie AB erlaubt.
Die Erfindung ist anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 den Amplitudenverlauf einer Strahlungskeule, Fig. 2 eine 3-dB-Keulenkontur auf der Erde.
Gemäß der Fig. 1 ist die Strahlungskeule der Satellitenantenne mit einem Reflektor in Form eines Rotationsparaboloids mit elliptischer Apertur auf die Bodenstation A ausgerichtet. In Abhängigkeit von der vorgegebenen Distanz zur Bodenstation B wird der Reflektor in Richtung senkrecht zur Verbindungslinie A-B der beiden Bodenstationen (s. a. Fig. 2) so dimensioniert, daß die Station B im Minimum zwischen zwei Nebenzipfeln der auf die Station A gerichteten Strahlungskeule liegt.
Die Minima zwischen zwei Nebenzipfeln sind nicht beliebig tief, etwa wegen Phasenfehlern wie sie z. B. durch Abweichungen des Reflektors von der Parabolform bedingt sind. Es ist daher besonders günstig, von Minima zwischen Nebenzipfeln höherer Ordnung auszugehen, z. B. vom Minimum zwischen dem zweiten und dritten Nebenzipfel. Die Lage der Minima hängt dabei auch von der Belegungsfunktion der Antenne ab.
In der Richtung parallel zur Verbindungslinie A-B der beiden Bodenstationen wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die starke Bündelung nur in der Richtung der Verbindungslinie A-B benötigt wird, nicht jedoch in der dazu senkrechten Richtung. Der Reflektordurchmesser wird in dieser Richtung stark reduziert, so daß der Reflektor insgesamt leichter ist, sich leicht in der Transportrakete unterbringen läßt und u. a. auch den Solargenerator weniger abschattet.
Anhand eines Beispiels für die Bundesrepublik Deutschland, soll die Erfindung noch weiter verdeutlicht werden. Beide Bodenstationen sollen noch innerhalb der Bundesrepublik Deutschland liegen, und es soll eine Entkoppelung sB/sA von mindestens 35 dB an jeder der Bodenstationen erfüllt werden, ausgehend von einem Übertragungssystem von 20/30 GHz und einem Reflektordurchmesser von 2,3 m, welches der Durchmesser wäre, wenn man eine Antenne mit kreisförmigem Querschnitt verwenden würde.
Legt man nun die zweite Bodenstation B in das Minimum zwischen dem zweiten und dritten Nebenzipfel der Strahlungskeule, so wird die geforderte Entkopplung ohne weiteres erreicht.
Das benutzte Minimum liegt allerdings 1,5° vom Maximum der Hauptstrahlungsrichtung der Strahlungskeule entfernt. Die größte Entfernung innerhalb der Bundesrepublik Deutschland liegt gesehen von einem bei 19 West geparktem Synchronsatelliten bei 1,10. Um diesen Wert zu erreichen empfiehlt sich eine Kombination von Vergrößerung der großen Halbachse des Antennenreflektors bzw. damit einhergehend Verkleinerung der kleinen Halbachse und Ausrichtung der einander zugekehrten Flanken der 1-dB-Kontur (gestrichelt in Fig. 2) auf die Bodenstation an Stelle der Hauptstrahlungsrichtung, so wie es in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist. Auf diese Weise braucht die große Halbachse des Reflektors lediglich auf 2,82 m erweitert und die kleine Halbachse wird auf 1,88 m verringert , so daß die Unterbringung in der Rakete gewährleistet ist und der Antennengewinn unverändert bleibt.
Die Erfindung kann gleichermaßen auch für Zweispiegelantennen (Cassegrain-Antenne) benutzt werden, so daß der Hauptreflektor die dargestellte elliptische Apertur aufweist.

Claims

Satellitenantenne Patentansprüche Satellitenantenne für die Kommunikation zwischen zwei nahe benachbarten Bodenstationen über einen Synchronsatelliten, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Antenne einen elliptischen Paraboloidreflektor mit entsprechender Anzahl von Erregern aufweist und daß der in Richtung parallel zur Verbindungslinie der Bodenstationen seine große Hauptachse aufweisende Reflektor so dimensioniert ist, daß jede der Bodenstationen im Minimum zwischen zwei Nebenzipfeln des auf die andere Bodenstation gerichteten Strahlungskeule liegt.
2. Satellitenantenne nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß jede der beiden Strahlungskeulen auf die ihr zugeordnete Bodenstation derart fehlausgerichtet ist, daß die Richtungen vom Satelliten zu den Bodenstationen auf den einander zugeordneten Flanken der beiden Strahlungskeulen liegen.
3. Satellitenantenne nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Reflektor so dimensioniert ist, daß jede der beiden Bodenstationen im Minimum zwischen zwei Nebenzipfeln höherer Ordnung der auf die andere Bodenstation gerichteten Keule liegt.