DE60315107T2 - Stabilisierungssystem für zwei Antennen - Google Patents

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DE60315107T2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/02Arrangements 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 movement of antenna or antenna system as a whole
    • H01Q3/08Arrangements 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 movement of antenna or antenna system as a whole for varying two co-ordinates of the orientation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/18Means for stabilising antennas on an unstable platform
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems

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Description

  • GEBIET UND HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Antennen von geostationären Satelliten und insbesondere die Stabilisierung zweier Antennen, die auf einem einzigen Sockel montiert sind.
  • Zur Einleitung: Verschiedene geostationäre Satelliten befinden sich ungefähr 36.000 km von der Erdoberfläche entfernt um den Äquator herum in einem Gürtel, der als "Clark-Gürtel" bezeichnet wird. Diese Satelliten bedienen Satelliten-Fernsehkanäle und Zweiweg-Kommunikation, wie z. B. das Internet, Daten-Videokonferenzen und Sprachkommunikation. Es sind jedoch nicht alle Fernsehkanäle von den Nachrichtensatelliten zu empfangen. Zum Beispiel schließen in den USA die Nachrichtensatelliten (FSS), die sich auf 91 Grad West, 99 Grad West und 116,8 Grad West befinden, nicht die Rundfunk-Fernsehkanäle ein, die von den BSS-Satelliten auf 101 Grad West, 110 Grad West und 119 Grad West bereitgestellt werden. Typischerweise besteht auf einer mobilen Plattform, zum Beispiel, aber nicht beschränkt auf eine mobile see-, luft- oder erdbasierte Plattform, eine Notwendigkeit, sowohl für Zweiweg-Kommunikation zu sorgen als auch Rundfunk-Fernsehkanäle zu empfangen. Daher besteht eine Notwendigkeit, zwei Antennen auf der mobilen Plattform zu montieren, um gleichzeitige Verbindungen mit zwei Satelliten bereitzustellen, einem für TV Receive Only Communications (TVRO) und einem für Zweiweg-(Tx/Rx-)Kommunikation.
  • Die einfache und am häufigsten verwendete Lösung besteht darin, zwei separate Sockel-/Nachführantennen-Systeme zu nutzen. Diese Lösung erfordert viel Platz, ist nicht kosteneffektiv, und es können Interferenzen zwischen den beiden Antennen entstehen, wenn sie zu dicht nebeneinander platziert werden. Außerdem werden zwei Antennenkuppeln oder eine große Antennenkuppel benötigt, was zusätzlich Platz verbraucht und sehr teuer ist.
  • Es ist auf dem Gebiet der Antennen-Ausrichtung bekannt, eine einzige Antenne mit mehreren Speisungen zu verwenden, so dass die Antenne von einer Vielzahl von Satelliten Signale empfängt. Jedoch verlangen die Aufsichtsbehörden, wie z. B. FCC und ETSI, dass die Endbenutzerstation sehr genau auf einen Satelliten ausgerichtet wird, damit der Endbenutzer zum Satelliten senden kann. Die Ausrichtungsgenauigkeit, die von den Aufsichtsbehörden gefordert wird, kann nicht mit einem System mehrerer Speisungen erreicht werden.
  • Es ist auf dem Gebiet der Antennen-Ausrichtungssysteme auch bekannt, zwei Antennen auf einem einzigen Sockel zu montieren, um Low Earth Orbit-(LEO-)-Satelliten zu verfolgen. Ein Beispiel für ein solches System wird vom U.S.-Patent Nr. 6,310,582 von Uetake u. a. gelehrt. Das oben erwähnte System ist geeignet für LEO-Satelliten, aber nicht zum Verfolgen zweier geostationärer Satelliten.
  • Daher besteht ein Bedarf an einem kosten- und raumeffektiven Stabilisierungssystem für zwei Antennen, die mit geostationären Satelliten verbunden sind, worin mindestens eine der Antennen linear polarisiert ist.
  • WO 02/071537 betrifft allgemein Antennensteuerungssysteme und Verfahren zum Aufbau einer Kommunikation mit Satelliten mit bekannten Positions- oder Bewegungs-Informationen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist eine Antennen-Stabilisierungssystem-Konstruktion und ein Verfahren zum Betreiben derselben. Das Ziel und die Gegenstände dieser Erfindung werden erreicht durch das System gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und dem anderen unabhängigen Anspruch 6 dieser Erfindung. Weitere Details sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Stabilisierung mindestens zweier Antennen auf einer mobilen Plattform bereitgestellt, wobei die Antennen eine erste Antenne einschließen, die mit einem ersten geostationären Satelliten assoziiert ist, und eine zweite Antenne, die mit einem zweiten geostationären Satelliten assoziiert ist, wobei das System Folgendes umfasst: (a) ein oberes Ausrichtungssystem, ausgebildet, um ein gemeinsamer Träger für die Antennen zu sein, wobei das obere Ausrichtungssystem mindestens einen Freiheitsgrad hat und ein intermediäres Element einschließt, wobei das obere Ausrichtungssystem ausgebildet ist, um die Antennen im Verhältnis zum intermediären Element so auszurichten, dass die Winkelverschiebung zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne im Wesentlichen mit der Winkelverschiebung zwischen dem ersten geostationären Satelliten und dem zweiten geostationäre Satelliten in Übereinstimmung gebracht wird; und (b) ein unteres Ausrichtungssystem, das mechanisch mit dem oberen Ausrichtungssystem und der mobilen Plattform verbunden ist, wobei das untere Ausrichtungssystem drei Freiheitsgrade hat und ausgebildet ist, um die Ausrichtung des intermediären Elements aufrechtzuerhalten, um die Rotation der mobilen Plattform zu kompensieren, so dass die erste Antenne und die zweite Antenne zum ersten geostationären Satelliten bzw. zum zweiten geostationären Satelliten hin zeigend gehalten werden.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die drei Freiheitsgrade Rotations-Freiheitsgrade, die Rollen, Neigen und Gieren einschließen, wobei das untere Ausrichtungssystem ausgebildet ist, um die Ausrichtung des intermediären Elements zur Kompensation von Gier-, Neigungs- und Rollbewegungen der mobilen Plattform aufrechtzuerhalten.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind das obere Ausrichtungssystem und das untere Ausrichtungssystem so ausgebildet, dass das untere Ausrichtungssystem die Ausrichtung des intermediären Elements aufrechterhält, damit die Bewegung der ersten Antenne und der zweiten Antenne im Wesentlichen auf die Ausrichtung auf den Satelliten des Clark-Gürtels beschränkt wird.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das obere Ausrichtungssystem so ausgebildet, dass die Polarisa tion der ersten Antenne angepasst werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das obere Ausrichtungssystem so ausgebildet, dass die Polarisation der zweiten Antenne angepasst werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der eine Freiheitsgrad des oberen Ausrichtungssystems ein Rotations-Freiheitsgrad, der ausgebildet ist, um die Kreuz-Elevation der ersten Antenne und der zweiten Antenne einzustellen.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung passen das obere Ausrichtungssystem, das untere Ausrichtungssystem, die erste Antenne und die zweite Antenne unter eine einzige Antennenkuppel.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind das obere Ausrichtungssystem und das untere Ausrichtungssystem ausgebildet, um eine Hemisphäre für die erste Antenne und die zweite Antenne vollständig abzudecken.
  • Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Stabilisierung von mindestens zwei Antennen auf einer mobilen Plattform bereitgestellt, wobei die Antennen eine erste Antenne einschließen, die mit einem ersten geostationären Satelliten assoziiert ist, und eine zweite Antenne, die mit einem zweiten geostationären Satelliten assoziiert ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) mechanisches Verbinden der Antennen mit einem Element; (b) Ausrichten der Antennen zueinander so, dass die Winkelverschiebung zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne mit der Winkelverschiebung zwischen dem ersten geostationären Satelliten und dem zweiten geostationären Satelliten in Übereinstimmung gebracht wird; und (c) Aufrechterhalten der Ausrichtung des Elements, um die Rotation der mobilen Plattform zu kompensieren, so dass die erste Antenne und die zweite Antenne auf den ersten geostationären Satelliten bzw. den zweiten geostationären Satelliten zeigend gehalten werden.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung schließt der Schritt des Haltens mindestens eines von einer Roll-Einstellung, einer Neigungs-Einstellung und einer Gier-Einstellung zur Kompensation von Bewegungen des Rollens, Neigens bzw. Gierens der mobilen Plattform ein.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Haltens so durchgeführt, dass die Bewegung der ersten Antenne und der zweiten Antenne auf die Ausrichtung auf den Satelliten des Clark-Gürtels beschränkt wird.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird auch der Schritt der Anpassung der Polarisation der ersten Antenne bereitgestellt.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird auch der Schritt der Anpassung der Polarisation der zweiten Antenne bereitgestellt.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird auch der Schritt des Anordnens der Antennen in einer einzigen Antennenkuppel bereitgestellt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung ist hierin rein exemplarisch mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
  • 1 eine schematische isometrische Ansicht eines Antennen-Stabilisierungssystems ist, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert und betriebsfähig ist;
  • 2 eine schematische Ansicht des Systems von 1, montiert auf einer mobilen Plattform, ist, und
  • 3 eine isometrische Ansicht eines Antennen-Stabilisierungssystems ist, das gemäß einer am stärksten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert und betriebsfähig ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung ist eine Antennen-Stabilisierungssystem-Konstruktion und ein Verfahren zum Betrieb derselben.
  • Die Grundsätze und die Wirkungsweise eines Antennen-Stabilisierungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung sind mit Bezug auf die Zeichnungen und die beigefügte Beschreibung besser zu verstehen.
  • Es wird nun Bezug auf die 1 und 2 genommen. 1 ist eine schematische isometrische Ansicht eines Antennen-Stabilisierungssystems 10, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert und betriebsfähig ist. 2 ist eine schematische Ansicht des Antennen-Stabilisierungssystems 10, montiert auf einer mobilen Plattform 16. Das Antennen-Stabilisierungssystem 10 ist ein System zum Stabilisieren zweier Antennen 12, 14 auf einer mobilen Plattform 16. Die Antenne 12 ist mit einem geostationären Satelliten 18 assoziiert. Die Antenne 14 ist mit einem geostationären Satelliten 20 assoziiert. Das Antennen-Stabilisierungssystem 10 schließt ein unteres Ausrichtungssystem 22 und ein oberes Ausrichtungssystem 24 ein. Das untere Ausrichtungssystem 22 ist mechanisch mit der mobilen Plattform 16 verbunden. Das untere Ausrichtungssystem 22 schließt ein intermediäres Element 26 ein. Das intermediäre Element 26 ist im Allgemeinen ein lang gestrecktes Element. Das untere Ausrichtungssystem 22 ist über das intermediäre Element 26 mechanisch mit dem oberen Ausrichtungssystem 24 verbunden. Das intermediäre Element 26 des oberen Ausrichtungssystems 24 ist ein gemeinsamer Träger für die Antenne 12 und die Antenne 14.
  • Das untere Ausrichtungssystem 22 hat drei Rotations-Freiheitsgrade, die eine Roll-Einstellung 34, eine Neigungs-Einstellung 36 und eine Gier-Einstellung 38 zur Anpassung der Ausrichtung des intermediären Elements 26, wie unten detaillierter beschrieben, einschließen.
  • Das obere Ausrichtungssystem 24 hat drei Rotations-Freiheitsgrade 28 30 32. Die Antenne 12 ist durch den Freiheitsgrad 28 mechanisch mit einem Ende des intermediären Elements 26 verbunden. Die Antenne 14 ist durch den Freiheitsgrad 30 und den Freiheitsgrad 32 mechanisch mit einem Ende des intermediären Elements 26 verbunden. Die Drehachse des Freiheitsgrads 28 und des Freiheitsgrads 30 sind rechtwinklig zur Elongationsrichtung des intermediären Elements 26. Die Drehachse des Freiheitsgrads 32 ist parallel zur Elongationsrichtung des intermediären Elements 26. Der Freiheitsgrad 28 und der Freiheitsgrad 30 sind ausgebildet zur Anpassung der Polarisation der Antennen 12 bzw. 14. Wenn die Antenne 12 und/oder die Antenne 14 nicht linear polarisiert sind, werden der Freiheitsgrad 28 bzw. der Freiheitsgrad 30 nicht benötigt. Ein nicht einschränkendes Beispiel: Wenn der Antennensatellit 20 ein TVRO-Satellit ist, wird der Freiheitsgrad 30 im Allgemeinen nicht benötigt.
  • Das untere Ausrichtungssystem 22 und das obere Ausrichtungssystem 24 schließen Motoren (nicht dargestellt) zur Anpassung der Freiheitsgrade des Antennen-Stabilisierungssystems 10 ein. Die Motoren werden von einem Servoantriebseinheit- 40 (Servo Driver Unit-, SDU-)-Motorenantrieb angetrieben.
  • Die Wirkungsweise des Antennen-Stabilisierungssystems 10 ist am besten zu beschreiben, indem zunächst davon ausgegangen wird, dass die mobile Plattform 16 vollständig stationär ist und nicht kippt, schaukelt oder sich dreht. In diesem Szenario wird das untere Ausrichtungssystem 22 konfiguriert, indem die Roll-Einstellung 34, Neigungs-Einstellung 36 und Gier-Einstellung 38 so angepasst werden, dass die Elongationsrichtung des intermediären Elements 26 rechtwinklig zu einer Ebene ist, die alle Satelliten im Clark-Gürtel einschließt, und die Antenne 12 zum Satelliten 18 hin zeigt. Daher ist, wenn der Freiheitsgrad 32 parallel zur Elongationsrichtung des intermediären Elements 26 ist, die Bewegung der Antenne 14 eingeschränkt, so dass die Antenne 14 nur auf Satelliten im Clark-Gürtel zeigen kann. Der Freiheitsgrad 32 wird so angepasst, dass die Antenne 14 zum Satelliten 20 hin zeigt. Mit anderen Worten, der Freiheitsgrad 32 passt im Wesentlichen die Winkelverschiebung zwischen Antenne 12 und Antenne 14 der Winkelverschiebung zwischen dem Satelliten 18 und dem Satelliten 20 an. Der Ausdruck "passt im Wesentlichen an" ist hierin dahingehend definiert, dass die Winkelverschiebung ausreichend angepasst wird, damit die Antenne 12 mit dem Satelliten 18 kommunizieren kann und die Antenne 14 mit dem Satelliten 20 kommunizieren kann. Die Winkelverschiebung zwischen Satellit 18 und Satellit 20 ist definiert als der Winkel zwischen zwei Linien, wobei die erste Linie den Satelliten 18 mit einem Punkt auf dem Antennen-Stabilisierungssystem 10 ver bindet und die zweite Linie den Satelliten 20 mit demselben Punkt des Antennen-Stabilisierungssystems 10 verbindet. Die Winkelverschiebung zwischen Antenne 12 und Antenne 14 ist definiert als der Winkel zwischen einer "Sichtlinie" der Antenne 12 und einer "Sichtlinie" der Antenne 14. Der Begriff "Sichtlinie" ist hierin definiert als eine Linie, welche das Kommunikationszentrum einer Antenne und das Kommunikationszentrum eines Satelliten verbindet, wobei die Antenne und der Satellit für Spitzen-Kommunikation ausgerichtet sind. Mit anderen Worten, der Freiheitsgrad 32 ist zur Einstellung der Kreuz-Elevation der Antenne 12 und der Antenne 14 ausgerichtet.
  • Es wird nun die Wirkungsweise des Antennen-Stabilisierungssystems 10 unter der Annahme beschrieben, dass die mobile Plattform 16 rotiert. Rotation ist hierin dahingehend definiert, dass sie das Kippen, Schaukeln oder Drehen der mobilen Plattform 16 einschließt. Das Antennen-Stabilisierungssystem 10 schließt auch eine Trägheits-Messungs-Einheit (Inertial Measurement Unit = IMU) zum Messen der Bewegung der mobilen Plattform 16 ein. Das Antennen-Stabilisierungssystem 10 schließt auch eine Steuerung 44 ein. Die Steuerung 44 ist ausgebildet, um die Messungen der Inertial Measurement Unit 42 zu verarbeiten sowie Algorithmen zur kontinuierlichen Erfassung der Spitzensignalstärke auszuführen. Daher liefern Messungen von der Inertial Measurement Unit 42 Daten für die Grobeinstellung des unteren Ausrichtungssystems 22 und des oberen Ausrichtungssystems 24, während Signalstärken-Algorithmen Daten für die Feineinstellung des unteren Ausrichtungssystems 22 und des oberen Ausrichtungssystems 24 liefern. Somit ermöglichen es die Signalstärken-Algorithmen, die Genauigkeit und daher die Kosten der Inertial Measurement Unit 42, des unteren Ausrichtungssystems 22 und des oberen Ausrichtungssystems 24 zu reduzieren. Das U.S.-Patent Nr. 6,608,950 von Naym u. a. beschreibt ein neues System zur Anpassung der Polarisation mit Hilfe von Autokorrelation. Es wird von Personen mit durchschnittlichem Fachwissen erkannt werden, dass das Autokorrelationsverfahren zur Einstellung des Rollens des Antennen-Stabilisierungssystems 10 verwendet werden kann. Verfahren zur Anpassung von Gierung und Neigung mit Hilfe von Signalstärken- Techniken sind dem Fachmann bekannt. Die Steuerung 44 ist ausgebildet, um die Servoantriebseinheit 40 anzuweisen, die Motoren des unteren Ausrichtungssystems 22 und des oberen Ausrichtungssystems 24 so einzustellen, dass sie die Bewegungen der mobilen Plattform 16 ausgleichen. Daher ist das untere Ausrichtungssystem 22 ausgebildet, um die Ausrichtung des intermediären Elements 26 aufrechtzuerhalten, um die Rotation der mobilen Plattform 16 im Verhältnis zum Satelliten 18 und Satelliten 20 zu kompensieren, so dass die Elongationsrichtung des intermediären Elements 26 rechtwinklig zu einer Ebene ist, die alle Satelliten im Clark-Gürtel einschließt, und die Antenne 12 zum Satelliten 18 hin zeigt. Mit anderen Worten, das untere Ausrichtungssystem 22 ist ausgebildet, um das intermediäre Element 26 in einer konstanten Winkel- und Drehposition zu halten. Die Winkelverschiebung zwischen der Antenne 12 und der Antenne 14 muss nicht durch Einstellung des Freiheitsgrads 32 angepasst werden. Das liegt daran, dass die Winkelverschiebung zwischen Satellit 18 und Satellit 20 sich nicht signifikant genug ändert, um jeweils eine Kommunikation zwischen den Antennen 12, 14 und den Satelliten 18, 20 zu bewirken. Die Winkelverschiebung zwischen Antenne 12 und Antenne 14 muss nur dann angepasst werden, wenn eine signifikante Änderung im Längengrad oder Breitengrad der mobilen Plattform 16 stattfindet, die eine Kommunikation bewirkt.
  • Daher reicht die Anpassung mindestens eines der Roll-Einstellung 34, der Neigungs-Einstellung 36 und der Gier-Einstellung 38 des unteren Ausrichtungssystems 22 aus, um mindestens eines der Roll-, Neigungs- und Gier-Bewegung der mobilen Plattform 16 im Verhältnis zu den Satelliten 18, 20 zu kompensieren, so dass die Antenne 12 und die Antenne 14 zum Satelliten 18 bzw. zum Satelliten 20 zeigend gehalten werden, ohne dass das obere Ausrichtungssystem 24 angepasst werden muss. Somit besteht einer der wichtigen Vorteile des Antennen-Stabilisierungssystems 10 darin, dass nur die Freiheitsgrade des unteren Ausrichtungssystems 22 angepasst werden müssen, um sowohl die Antenne 12 als auch die Antenne 14 neu auf den Satelliten 18 bzw. den Satelliten 20 auszurichten. Daher benötigen der Freiheitsgrad 28, der Freiheitsgrad 30 und der Freiheitsgrad 32 des oberen Ausrichtungssystems 24 nur ein geringes dynamisches Ansprechverhalten, z.B. zur Auswahl eines anderen Paares von Satelliten oder zur präzisen Korrektur und/oder Kompensation leichter Schwankungen der Winkelverschiebung des Satelliten 1.8 und des Satelliten 20 aufgrund von geographischer Längs- oder Breitenbewegung der mobilen Plattform 16. Die Roll-Einstellung 34, Neigungs-Einstellung 36 und Gier-Einstellung 38 des unteren Ausrichtungssystems 22 benötigen ein hohes dynamisches Ansprechverhalten, typischerweise mit einer Geschwindigkeit von bis zu 30 Grad pro Sekunde und einer Beschleunigung von bis zu 30 Grad pro Sekunde pro Sekunde. Das Antennen-Stabilisierungssystem 10 hat typischerweise eine Ausrichtungsgenauigkeit von mehr als 0,3 Grad RMS. Zusätzlich hat das Antennen-Stabilisierungssystem 10 typischerweise eine Auflösung von weniger als 0,01 Grad, was einen sehr ruhigen Betrieb und eine kontinuierliche Schrittnachführung von hoher Qualität ermöglicht.
  • Die Rotationsanforderungen der Freiheitsgrade des Antennen-Stabilisierungssystems 10 sind typischerweise wie folgt. Die Gier-Einstellung 38 ist kontinuierlich. Die Neigungs-Einstellung 36 beträgt von minus 10 Grad bis plus 90 Grad. Die Roll-Einstellung 34 beträgt von minus 60 Grad bis plus 60 Grad. Der Freiheitsgrad 28 und der Freiheitsgrad 30 betragen beide von minus 90 Grad bis plus 90 Grad. Der Freiheitsgrad 32 beträgt von minus 90 Grad bis plus 90 Grad.
  • Das System und Verfahren der vorliegenden Erfindung schließt auch die folgenden Vorteile ein. Erstens ermöglicht das Antennen-Stabilisierungssystem 10 die Auswahl eines beliebigen Paares von Satelliten. Zweitens ermöglicht es das Antennen-Stabilisierungssystem 10, die Antenne 12 und die Antenne 14 auf einen einzigen Satelliten oder zwei sehr nah beieinander liegende Satelliten auszurichten. Drittens passt das Antennen-Stabilisierungssystem 10, das Antenne 12 und Antenne 14 einschließt, unter eine einzige Antennenkuppel 52. Viertens gibt es keine Kommunikationsblockade zwischen Antenne 12 und Antenne 14. Fünftens sind das untere Ausrichtungssystem 22 und das obere Ausrichtungssystem 24 ausgebildet, um eine Hemisphäre für die Antenne 12 und die Antenne 14 vollständig abzudecken, typischerweise bis hinunter auf minus 10 Grad Höhe (Neigung) und kontinuierliche Azimut-(Gierungs-)Rotation.
  • Es wird nun Bezug auf 3 genommen, die eine isometrische Ansicht eines Antennen-Stabilisierungssystems 46 ist, das gemäß einer am stärksten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert und betriebsfähig ist. Das Antennen-Stabilisierungssystem 46 ist identisch mit dem Antennen-Stabilisierungssystem 10 (1), abgesehen von den folgenden Unterschieden. Die Neigungs-Einstellung 36 und die Roll-Einstellung 34 sind beide sehr nah an dem intermediären Element 26 angeordnet. Daher hat das untere Ausrichtungssystem 22 ein gekrümmtes lang gestrecktes Element 48, das zwischen Neigungs-Einstellung 36 und Gier-Einstellung 38 angeordnet ist, um die Bewegung der Antennen 12, 14 nicht einzuschränken, so dass das Antennen-Stabilisierungssystem 10 eine Hemisphäre für Antenne 12 und Antenne 14 vollständig abdeckt. Zusätzlich schließt das obere Ausrichtungssystem 24 eine Gegengewicht-Anordnung 50 ein, die auf dem intermediären Element 26 angeordnet ist, um die Last auf die Motoren (nicht dargestellt) des Antennen-Stabilisierungssystems 46 zu reduzieren.

Claims (9)

  1. Ein System zur Stabilisierung von mindestens zwei Antennen (12, 14) auf einer mobilen Plattform (16), wobei die Antennen (12, 14) eine erste Antenne (12) einschließen, die mit einem ersten geostationären Satelliten (18) assoziiert ist, und eine zweite Antenne (14), die mit einem zweiten geostationären Satelliten (20) assoziiert ist, wobei das System folgendes umfasst: (a) ein oberes Ausrichtungssystem (24), wobei das obere Ausrichtungssystem (24) ein intermediäres Element (26) von länglicher Form einschließt, wobei das intermediäre Element (26) als gemeinsamer Träger für die Antennen (12, 14) dient, wobei die erste Antenne (12) mit einem Ende des intermediären Elements (26) verbunden ist und die zweite Antenne (14) mit einem anderen Ende des intermediären Elements (26) verbunden ist; wobei die zweite Antenne (14) mindestens einen Rotations-Freiheitsgrad (30) im Verhältnis zum intermediären Element (26) hat, wobei das obere Ausrichtungssystem (24) ausgebildet ist, um die erste und die zweite Antenne auszurichten, so dass die Winkelverschiebung zwischen der ersten Antenne (12) und der zweiten Antenne (14) mit Hilfe des Rotations-Freiheitsgrads (30) im wesenlichen mit der Winkelverschiebung zwischen dem ersten geostationären Satelliten und dem zweiten geostationären Satelliten, der sich im Clark-Gürtel befindet, in Übereinstimmung gebracht wird, und (b) ein unteres Ausrichtungssystem (22), das mechanisch zwischen dem intermediären Element (26) und der mobilen Plattform (16) angeschlossen ist, wobei das untere Ausrichtungssystem (22) drei Rotations-Freiheitsgrade (34, 36, 38) hat, so dass das intermediäre Element (26) über die drei Drehachsen (34, 36, 38) ausgerichtet werden kann, wobei das untere Ausrichtungssystem (22) ausgebildet ist, um die Ausrichtung des intermediären Elements (26) aufrechtzuerhalten, um die Drehung der mobilen Plattform (16) zu kompensieren, wodurch das intermediäre Element (26) eine invariante Ausrichtung erhält, so dass die erste Antenne (12) und die zweite Antenne (14) zum ersten geostationären Satelliten (18) bzw. zum zweiten geostationären Satelliten (20) hin zeigend gehalten werden.
  2. Das System von Anspruch 1, worin das obere Ausrichtungssystem (24) so ausgebildet ist, dass die Polarisation der ersten Antenne (12, 14) eingestellt werden kann.
  3. Das System von Anspruch 2, worin das obere Ausrichtungssystem (24) so ausgebildet ist, dass die Polarisation der zweiten Antenne (12, 14) eingestellt werden kann.
  4. Das System von Anspruch 1, worin das obere Ausrichtungssystem (24), das untere Ausrichtungssystem (22), die erste Antenne und die zweite Antenne unter eine einzige Antennenkuppel passen.
  5. Das System von Anspruch 1, worin das obere Ausrichtungssystem (24) und das untere Ausrichtungssystem (22) ausgebildet sind, um eine Hemisphäre für die erste Antenne und die zweite Antenne vollständig abzudecken.
  6. Ein Verfahren zur Stabilisierung des Systems von Anspruch 1, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: (a) Positionierung der Elongationsrichtung des intermediären Elements (26) rechtwinklig zu einer Ebene, welche die zwei geostationären Satelliten (18, 20) und die Stellung des Systems von Anspruch 1, unter Verwendung des unteren Ausrichtungssystems (22), so dass die erste Antenne (12) zum ersten Satelliten (18) hin zeigt; (b) Einstellung des mindestens einen Rotations-Freiheitsgrads (30) des oberen Ausrichtungssystems (24), bis die zweite Antenne (14) zum zweiten Satelliten (20) hin zeigt; (c) Halten der ersten und der zweiten Antenne (12, 14) so, dass sie zum ersten bzw. zum zweiten geostationären Satelliten (18, 20) hin zeigen, durch die Aufrechterhaltung der Ausrichtung des intermediären Elements (26) im Verhältnis zu der Ebene, welche die zwei geostationären Satelliten (18, 20) und die Stellung des Systems von Anspruch 1 enthält, durch geeignete Einstellung mindestens eines der Rotations-Freiheitsgrade (34, 36, 38) des unteren Ausrichtungssystems (22).
  7. Das Verfahren von Anspruch 6, worin der Schritt des Haltens mindestens eines von einer Roll-Einstellung, einer Neigungs-Einstellung und einer Gier-Einstellung einschließt, um Bewegungen des Rollens, Neigens bzw. Gierens der mobilen Plattform (16) zu kompensieren.
  8. Das Verfahren von Anspruch 6, das weiter den Schritt der Einstellung der Polarisation der ersten Antenne umfasst.
  9. Das Verfahren von Anspruch 6, das weiter den Schritt der Anordnung der Antennen (12, 14) in einer einzigen Antennenkuppel umfasst.
DE60315107T 2002-10-21 2003-10-21 Stabilisierungssystem für zwei Antennen Expired - Lifetime DE60315107T2 (de)

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US419543P 2002-10-21

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DE60315107D1 DE60315107D1 (de) 2007-09-06
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US (1) US6911949B2 (de)
EP (1) EP1414104B1 (de)
AT (1) ATE368307T1 (de)
DE (1) DE60315107T2 (de)

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