DE69838846T2 - Antennenterminal für kommunikationsysteme - Google Patents

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Karl Anders CARLSTRÖM
Jean-Marc Gabriel Baracco
Ulf Göran JOSTELL
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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf Endstellenantennen zur Benutzung in Telekommunikationssystemen und insbesondere auf eine Antenne, die zur Kommunikation mit Satellitensystemen mit niedriger Erdumlaufbahn (LEO, Englisch: Low Earth Orbit) ausgebildet ist.
  • Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
  • Satellitenfunkkommunikation besteht nun seit vielen Jahren. Anfangs waren derartige Satelliten dazu entwickelt, Kommunikationen von einem Punkt auf der Erde zu den anderen weiterzuleiten, hauptsächlich für Telefonfernverbindungen und Fernsehsignale. Der "Early Bird" (übersetzt: "früher Vogel") Satellit beispielsweise verband zwei Stationen auf den jeweiligen Seiten des Atlantischen Ozeans und ermöglichte die erste praktische Live-Fernseh-Berichterstattung von Ereignissen auf gegenüberliegenden Seiten des Atlantiks. Diese frühen Satelliten waren in geosynchronen Umlaufbahnen positioniert und ihre Kommunikationsverbindungen waren von vergleichsweise niedriger Frequenz (und folglich langer Wellenlänge) und erforderten bei einer jeweiligen Erdstation Empfangsantennen in der Form von Schüsseln mit relativ großem Durchmesser.
  • Im Allgemeinen fallen Kommunikationssatelliten in drei Kategorien. Die ersten sind bekannt als Satelliten mit geosynchroner Erdumlaufbahn (GEO, Englisch: Geosynchronous Earth Orbit), die in einer Umlaufbahn auf einem Punkt von näherungsweise 22.000 Meilen über der Erde positioniert sind, so dass sie scheinbar "stationär" über dem selben Punkt auf der Erde verbleiben. All die frühen Satelliten waren von diesem Typ. Der zweite Typ von Kommunikationssatelliten wird Satelliten mit mittlerer Erdumlaufbahn (MEO, Englisch: Medium Earth Orbit) genannt, für die vorgeschlagen wird, dass sie die Erde in einem Abstand von etwa 8.000 Meilen umlaufen. Dieser kürzere Abstand von der Erde zu den Satelliten verringert die Übertragungsverzögerung von Signalen, so dass eine Echtzeitkommunikation mit derartigen Satelliten praktischer ist. Beispielsweise erfordert ein GEO Satellit näherungsweise 0,25 Sekunden für einen Hin- und Rücklauf von einer Erdstation zu dem Satelliten und wieder zurück, während ein MEO Satellit weniger als 0,1 Sekunden benötigt, um den selben Kreislauf zu vervollständigen. Der dritte Typ von Satelliten, der derzeit vorgeschlagen wird, wird als Satelliten mit niedriger Erdumlaufbahn (LEO, Englisch: Low Earth Orbit) bezeichnet. Diese LEO Satelliten werden die Erde in einem Abstand von nur 500 bis 1.00 Meilen über der Erde umlaufen, wobei sie eine relativ kurze Strecke für das Funksignal zum Ausbreiten zwischen einer Erdendstelle und einem Satelliten bereitstellen und dabei die Übertragungsverzögerung bis in die Größenordnung von 0,05 Sekunden verringern, was Sprach- und Datenkommunikationen in Echtzeit viel praktischer macht. Zusätzlich verringert der kurze Abstand zwischen den Erdendstellen und dem Satelliten die Notwendigkeit für empfindliche und sperrige Empfangsgeräte. Moderne Satellitenkonstellationssysteme, wie dasjenige, das derzeit von einer US Firmen-Partnerschaft vorgeschlagen wird und das als "Teledesic" bezeichnet wird, gliedern derartige LEO Satelliten ein.
  • Die bevorzugten Konstellationen von LEO Kommunikationssatelliten sind in ihrer Art zellenartig, und dazu beabsichtigt, große Mengen von Daten zu verarbeiten, einschließlich mobilem Internetzugang mit Hochgeschwindigkeit ebenso wie Geschäftsdatenkommunikationen mit Hochgeschwindigkeit. Ein derartig großer Datendurchsatz erfordert einen sehr großen Grad von Bandbreite in der Kommunikationsverbindung. Um diese Bandbreite zu erzielen, wird es erforderlich sein, dass diese Systeme auf relativ hohen Frequenzen betrieben werden, beispielsweise im Ku und Ka Band, und Frequenzen von der Größenordnung von 12–30 GHz einsetzen. Es ist wohl bekannt, dass je höher die Betriebsfrequenz eines Satellitensystems ist, desto schmaler der Strahl bzw. die Keule, der/die für eine effiziente Benutzung durch eine Satellitenantenne verfügbar ist. Folglich ist es in derartigen Systemen sehr wichtig, die empfangende/übertragende Antenne präzise zu steuern.
  • Bei Satellitenkommunikation mit niedrigerer Frequenz, beispielsweise im Bereich von einigen Gigahertz, kann eine mit einem Satelliten kommunizierende, mobile Station eine einfache lineare Antennenstruktur einsetzen und mit ausreichender Effizienz kommunizieren, so dass die gewünschten Ziele erreicht werden. Jedoch sind für Kommunikationen mit sehr hohen Frequenzen in einer jeweiligen Mobilfunkstation Schwenkantennen (Englisch: Schwenken Antennas) erforderlich, um in der Lage zu sein, den sich schnell bewegenden Satelliten zu erfassen und eine effiziente Kommunikation zu erzielen. Das Einbinden von derartigen Antennen in eine mobile Station bzw. ein Mobilfunkendgerät involviert eine Anzahl von technischen Hindernissen.
  • Ein Merkmal von LEO Satellitensystemen ist, dass aufgrund der scheinbaren Bewegung eines jeweiligen Satelliten über den Himmel die Zeitdauer, während der ein Mobilfunkendgerät mit einem jeweiligen bestimmten Satelliten in Kommunikation treten kann, relativ kurz ist und besondere Betrachtung erfordert. Beispielsweise muss ein Mobilfunkendgerät in der Lage sein, eine Kommunikationsverbindung mit dem Satelliten aufzubauen, unmittelbar wenn er über den Horizont kommt und elektronisch für die Mobilfunkstation sichtbar wird, und dann den Satelliten nachverfolgen, wenn dieser über Kopf vorbeiläuft und über dem anderen Horizont verschwindet. Vor dem Verschwinden des "weggehenden" Satelliten muss die Antenne des Mobilfunkendgeräts in der Lage sein, eine Kommunikation mit einem "aufkommenden" Satelliten zu errichten, so dass ein effektives "Weiterreichen" der Kommunikationsverbindung von dem weggehenden Satelliten zu dem aufkommenden Satelliten vorhanden ist, während die Kommunikationsverbindung mit beiden Satelliten immer noch gut ist. Eine Lösung zu diesem Problem besteht darin, ein jeweiliges Mobilfunkendgerät mit zwei Antennen zu versehen. Eine zum Nachfolgen des weggehenden Satelliten über den Himmel bis er verschwindet, und eine zweite Antenne, die für das Erscheinen des aufkommenden Satelliten bereit ist, so dass niemals eine Unterbrechung in der Kommunikationsverbindung auftritt, wenn das Weiterreichen von einem Satelliten zu dem anderen auftritt. Natürlich sind Mehrfachantennen für ein jeweiliges Endgerät sowohl sperrig als auch teuer.
  • Eine andere Lösung für das Problem der Kommunikation mit LEO Satelliten ist die Antenne, die gezeigt ist im US Patent Nr. 5,650,788 mit dem Titel "Terrestrial Antennas for Satellite Communication System" (übersetzt: "Terrestrische Antennen für ein Satellitenkommunikationssystem"), erteilt am 22. Juli 1997 an Jha und dem Unternehmen Teledesic zugeschrieben. Diese Antenne ist eine hemisphärische phasengesteuerte Gruppenantenne, die elektronisch geschwenkt wird. Um jedoch die hohe Verstärkung zu erzielen, die erforderlich ist, um die vorgeschlagenen großen Datenraten zu verarbeiten, muss die Antenne eine große Anzahl von phasengesteuerten Elementen aufweisen und folglich relativ teuer sein.
  • Eine noch andere Lösung für das LEO Satellitenweiterreichungsproblem würde darin bestehen, ein mechanisches Abtastsystem mit sehr hoher Geschwindigkeit auf eine Antenne mit weniger Elementen bereitzustellen, sodass die Antenne ohne jegliche Unterbrechung im Datenstrom unmittelbar vor dem Verschwinden des weggehenden Satelliten verdreht werden kann und auf die Keule des aufkommenden Satelliten arretiert werden kann. Jedoch mit den sehr hohen Frequenzen und den sich schnell bewegen LEO Satelliten würde dies mechanische Bewegungen des Antennensystems mit einer Geschwindigkeit und mit einer Genauigkeit erfordern, die weit über dem sind, wozu durch heutige Technologie gesteuerte mechanische Einstellmechanismen in der Lage sind.
  • Die Druckschrift aus dem Stand der Technik WO 97/15092 zeigt eine Kommunikationsstation umfassend eine phasengesteuerte Gruppenantenne und motorgetriebene, elektromechanische Azimutmittel und ein motorgetriebenes Höhenwinkelmittel, das die Achse der "physikalischen Justierung" der phasengesteuerte Gruppenantenne steuert. Die Station ist ausgebildet zum Nachverfolgen einer Satellitenkommunikationsstation, obwohl sie auf einer beweglichen Plattform, wie etwa einem Schiff, montiert ist. Die Kommunikationsstation führt eine Stabilisierung der Bewegungen der Plattform aus, in dem sie die phasengesteuerte Gruppenantenne und die Satellitennachverfolgung durch elektrometrische Mittel steuert. Es werden empfangene Signalstärkevariationen eines von der Satellitenstation ausgehenden Signals überwacht, während die Achse der "elektronischen Justierung" der phasengesteuerte Gruppenantenne in einer oder mehreren Richtungen, die gegenüber der Richtung der physikalischen Justierachse versetzt sind, elektronisch verändert wird. Die Ergebnisses der Überwachung werden verwendet, um die physikalische Justierachse so zu verändern, dass Zeige- bzw. Ausrichtungsfehler auf die Satellitenstation minimiert werden.
  • Das Dokument aus dem Stand der Technik GB 2 253 520 zeigt eine phasengesteuerte Gruppenantenne, die elektronisch um eine querverlaufende Höhenwinkelachse (XEL, Englisch: Cross Elevation Axis) herum steuerbar ist, wobei die phasengesteuerte Gruppenantenne elektromechanische Mittel aufweist, die die Antenne um eine Azimutachse (AZ) herum dreht, und elektromechanische Mittel zum Steuern der Elevations- bzw. Höhenwinkkelrichtung der Antennenanordnung (EL).
  • Die phasengesteuerte Gruppenantenne ist dazu ausgebildet, auf einer beweglichen Plattform, wie etwa einem Schiff, zum Nachverfolgen eines Satelliten angeordnet zu werden. Die Neigung der beweglichen Plattform um eine Längsachse und eine Querachse wird durch Neigungsdetektionsmittel gemessen. Die Stabilisierung wird hauptsächlich ausgeführt durch Steuern der elektromechanisch steuerbaren Höhenwinkelachse und der elektronisch steuerbaren querverlaufenden Höhenwinkelachse. GB 2 253 520 bildet den Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es besteht ein Bedarf an einem relativ preiswerten Antennensystem mit hoher Verstärkung für ein Mobilfunkendgerät bzw. eine mobile Station zum Bereitstellen von zumindest zeitweiliger Kommunikation mit zwei über Kopf vorbeilaufenden Kommunikationsknoten.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine erste Aufgabe der Erfindung, ein ökonomisches Verfahren zum Betreiben einer mit zwei sich bewegenden Knoten kommunizierenden Antennenendstelle. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
  • In einem Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung eine Antenne zur Kommunikation mit mindestens zwei Kommunikationsknoten und die einen Azimutdrehtisch aufweist, der für eine Drehbewegung in beiden Richtungen um eine Mittelachse montiert ist. Ein Höhenwinkeltisch ist auf dem Azimutdrehtisch für eine bogenförmige Bewegung um eine Querachse, die senkrecht auf der Mittelachse ist, montiert. Die obere Oberfläche des Tischs enthält eine Vielzahl von Antennenelementen, um eine phasengesteuerte Gruppenantenne bzw. eine in Phasen angeordnete Antenne auszubilden, in der die Abtastebene der Phasenanordnung (Englisch: Phased Array) in einer Ebene liegt, die parallel zu der Querachse ist und vorzugsweise durch diese hindurch läuft. Der Azimutdrehtisch wird um die Mittelachse gedreht und der Höhenwinkeltisch wird bogenförmig um die Querachse bewegt, bis die Antennenelemente der auf dem Höhenwinkeltisch montierten Phasenanordnung so positioniert sind, dass zwei der Knoten, mit denen die Antenne kommunizieren soll, innerhalb der Abtastebene des Antennenelements liegen. Der Strahl bzw. die Keule der auf dem Höhenwinkeltisch montierten Elemente der phasengesteuerte Gruppenantenne wird elektronisch geschwenkt, um wahlweise auf einen beliebigen einen oder den anderen der zwei Knoten ausgerichtet zu sein.
  • In einer Ausführungsform dieses Aspekts ist einer der mindestens zwei Knoten ein weggehender Satellit einer Konstellation und der andere der Knoten ist ein aufkommender Satellit der Konstellation, und die Antenne wird verwendet, um ein Weiterreichen des Kommunikationskanals von dem weggehenden zu dem aufkommenden Satelliten auszuführen. In dieser Ausführungsform wird der Azimutdrehtisch der Antenne um die Mittelachse gedreht und der Höhenwinkeltisch wird bogenförmig um die Querachse bewegt, bis die auf dem Höhenwinkeltisch montierten Elemente der phasengesteuerte Gruppenantenne so positioniert sind, dass die Positionen des weggehenden und des aufkommenden Satelliten im Augenblick des Weiterreichens innerhalb der Abtastebene der Antennenelemente liegen und die Justierachse der Antennenelemente in einer Richtung zwischen den Positionen der zwei Satelliten zeigt. Die Keule der auf dem Höhenwinkeltisch montierten Elemente der phasengesteuerte Gruppenantenne wird e lektronisch geschwenkt von dem weggehenden Satelliten zu dem aufkommenden Satellit in dem Augenblick des Weiterreichens.
  • In einem anderen Aspekt bezieht sich die Erfindung auf das Durchführen des Weiterreichens eines Kommunikationssignals zwischen einem ersten Satelliten mit niedriger Erdumlaufbahn (LEO) und einem zweiten LEO Satelliten mit einer Antenne, indem deren Keule sowohl physikalisch durch Bewegen der Antenne als auch elektronisch durch Verändern der Phasenbeziehung zwischen den Antennenelementen geschwenkt werden kann. Die Antenne weist eine Abtastebene auf, die aus deren Oberfläche auswärts gerichtet ist und innerhalb der der Antennenstrahl elektronisch schwenkbar ist. Kommunikation wird mit einem ersten LEO Satelliten aufgebaut und der Satellit wird mit der Keule der Antennen nachverfolgt, wenn er sich in seiner Umlaufbahn bewegt, mit sowohl mechanischer Bewegung der Antenne als auch elektronischem Schwenken der Keule oder einer Kombination davon. Die Position, bei der der zweite Satellit beim Weiterreichen auftauchen wird, wird vorhergesagt und die Antenne wird vor dem Weiterreichen physikalisch so positioniert, dass sowohl der erste Satellit als auch die vorhergesagte Position des zweiten Satelliten innerhalb der Abtastebene der Antenne liegen. Die Keule der Antenne wird elektronisch von dem ersten Satelliten zu dem zweiten Satelliten geschwenkt, um im Augenblick der Übergabe die Kommunikation mit dem ersten abzubauen und Kommunikation mit dem zweiten aufzubauen.
  • In noch einem anderen Aspekt umfasst die Erfindung das Ausführen eines Weiterreichens einer Endstelle von einem Satelliten zu einem anderen durch eine Antenne, die in der Lage ist, sowohl mechanisch als auch elektronisch geschwenkt zu werden. Ein erster Satellit wird nachverfolgt durch Ausrichten der Peilachsen bzw. Ausrichten der Antenne durch mechanisches und/oder elektronisches Schwenken der Antenne, um dem Satelliten zu folgen. Von dem Satelliten wird Information bezüglich der nächsten Weiterreichungszeit und der Position eines zweiten Satelliten zu dieser Weiterreichungszeit empfangen. Die Position des ersten Satelliten zur Weiterreichungszeit wird berechnet und vorhergesagt. Es werden ein erster Vektor von der Antenne zu dem ersten Satelliten zur Weiterreichungszeit und ein zweiter Vektor von der Antenne zu dem zweiten Satelliten zur Weiterreichungszeit berechnet. Die Antenne wird mechanisch so positioniert, dass die beiden berechneten Vektoren unmittelbar vor dem Weiterreichen in der elektronischen Abtastebene der Antenne liegen und dann bewegt sich die Keule der Antenne zur Weiterreichungszeit elektronisch von dem ersten Satelliten zu dem zweiten Satelliten, um die Kommunikation mit dem zweiten Satelliten aufzubauen. Danach wird der zweite Satellit nachverfolgt durch Ausrichten der Peilachsen unter Benutzung von mechanischem und/oder elektronischem Schwenken der Antenne.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung und für weitere Aufgaben und Vorteile derselben kann nun verwiesen werden auf die folgende Beschreibung, zusammengenommen mit den beigefügten Zeichnungen, für die gilt:
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Endstellenantenne, die sowohl elektronisch als auch mechanisch geschwenkt wird, zur Benutzung bei der Kommunikation mit Satellitensystemen nach der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein piktographisches Schaubild, das das Positionieren der Antenne der 1 zum Aufbauen von Kommunikation mit einem "aufkommenden" LEO Satelliten veranschaulicht;
  • 3 ist ein piktographisches Schaubild, das die Antenne der vorliegenden Erfindung in Kommunikation mit einem "weggehenden" LEO Satelliten, wenn sich dieser dem Horizont nähert, veranschaulicht;
  • 4 ist ein piktographisches Schaubild der Antenne der vorliegenden Erfindung, das veranschaulicht, wie der Datenkommunikationsstrom von einem weggehenden Satelliten zu einem aufkommenden Satelliten durch elektronisches Schwenken weitergereicht wird;
  • 5 ist ein piktographisches Schaubild der Antenne der vorliegenden Erfindung, die in einem alternativen Modus betrieben wird, um Datenkommunikation mit zwei getrennten Satelliten gleichzeitig zu erzielen;
  • 6 ist ein Blockschaubild, das bestimmte Komponenten des Systems der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm, das bestimmte Aspekte des in der vorliegenden Erfindung aufgenommen Verfahrens veranschaulicht.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Nahezu alle Antennen sind gerichtet und übertragen oder empfangen in einigen Richtungen mehr Leistung als in anderen. Die Richtung der maximalen Übertragung oder des Empfangs wird die "Funkpeilachsenrichtung" der Antenne genannt. Die Richtungseigenschaften einer Antenne werden beschrieben durch das Strahlungsmuster dieser Antenne, welches eine piktographische Darstellung ihrer relativen abgestrahlten Leistung vs. der Richtung ist. Strahlungsmuster zeigen auch eine Keulenstruktur, bei der die größte Keule im dreidimensionalen Raum den "Strahl" bildet, durch den die Antenne den größten Teil ihrer Leistung abstrahlt und/oder empfängt.
  • Elektromagnetische Wellen sind Vektorgrößen, d. h. sie sind polarisiert. Die bevorzugte (gewünschte) Polarisation, die von einer Antenne abgestrahlt wird, wird Co-Polarisation genannt, während die orthogonale Polarisation Querpolarisation genannt wird.
  • Eine Technik zum Nachverfolgen der engen Keule eines Satelliten besteht darin, die Antenne physikalisch zu schwenken, d. h. die Antenne mechanisch auszurichten, so dass ihre Keule in Ausrichtung mit dem Signal von dem Satelliten bleibt. Eine alternative Herangehensweise ist es, die Antenne aus vielen kleinen Antennen auszubilden, die über eine große Fläche verteilt sind, und diese in einer solchen Weise miteinander zu verbinden, dass ihre empfangenen oder übertragenen Signale in einer richtigen elektronischen Beziehung (Phase) miteinander sind, um eine Phasenanordnung (Englisch: Phased Array) auszubilden. Eine einzelne Antenne in der Anordnung wird ein "Element" genannt. Das Bewegen der Keule der Antenne in eine bestimmte Richtung wird "schwenken" genannt. Während eine Weise zum Schwenken einer Antenne darin besteht, die Antenne mechanisch zu bewegen, kann eine phasengesteuerte Gruppenantenne elektronisch geschwenkt werden, indem die Phasenbeziehung ihrer Elemente verändert wird. Die Antenne der vorliegenden Erfindung kann beider Techniken geschwenkt werden. Die Richtung der Keule, wenn kein elektronisches Schwenken angewendet wird, wird "mechanische Peilachse" oder einfach "Peilachse" genannt. Ein weiteres alternatives Konzept besteht darin, eine phasengesteuerte Anordnung als eine Zufuhr in eine Reflektorantenne zu benutzen.
  • Wie oben beschrieben, weisen LEO Satelliten bestimmte Merkmale auf, die die Kommunikation mit ihnen sehr verschieden werden lässt von den traditionellen GEO Satelliten oder sogar den MEO Satelliten, die vorgeschlagen worden sind. Beispielsweise ihre scheinbare Bewegung über dem Himmel ist sehr schnell und erfordert, dass eine Antenne auf einer auf der Erde angeordneten Endstelle sehr schnell betrieben wird, um mit dem Satelliten mitzuhalten, um eine zuverlässige Kommunikation mit ihm aufrecht zu erhalten. In dem Fall, dass die sich Mobilfunkendstelle selbst über die O berfläche der Erde bewegt, macht dies das Problem des Steuerns der Antenne sogar noch schwieriger.
  • Antennen, die mit Satelliten kommunizieren, die eine scheinbare Bewegung über die Oberfläche der Erde aufweisen, müssen geschwenkt werden, um ihren Strahl zu bewegen und gute Kommunikation mit diesem Satelliten zu behalten. Wie oben besprochen, kann dieses Schwenken entweder ein mechanisches Schwenken sein, bei dem die verschiedenen Achsen der Antenne in einem dreh- und bogenförmigen Pfad bewegt werden, um die Keule, d. h. die mittlere Keule der Empfindlichkeit der Antenne, in direkter Ausrichtung mit dem Kommunikationsstrahl zu und von dem Satelliten zu halten, oder elektronisches Schwenken durch Verändern der Phasenbeziehung der verschiedenen Antennenelemente. Für bestimmte Anwendungen mit Daten mit sehr hohen Geschwindigkeiten, wie etwa Internetkommunikationen, sind sehr hohe Betriebsfrequenzen erforderlich, um eine ausreichende Bandbreite zu erhalten, um diese hohen Datendurchsatzziele zu erreichen. Sehr hohe Betriebsfrequenzen, beispielsweise im Ka Band von der Größenordnung von 20–30 GHz, definieren eine Bedingung, bei der die Kommunikationskeule zu und von den Satelliten sehr schmal ist. D. h. die "Zone der Empfindlichkeit" ist eine sehr kleiner Wert, beispielsweise von der Größenordnung von 2 Grad oder weniger. Dies erfordert, dass die Keule der Antenne kontinuierlich in genauer Ausrichtung mit der Richtung des Satelliten neu positioniert werden muss, um einen hohen Grad an Kommunikationseffizienz mit dem Satelliten aufzuweisen.
  • Während das Antennensystem der vorliegenden Erfindung unten im Kontext einer bevorzugten Anwendung einer Endstellenantenne zur Benutzung im Zusammenhang mit Kommunikationen mit Satelliten mit niedrigen Erdumlaufbahnen beschrieben wird, so sollte verstanden werden, dass das Antennensystem vorteilhafte Merkmale aufweist, die in einer Anzahl von ver schiedenen Kommunikationsanwendungen eingesetzt werden können. Beispielsweise kann das Antennensystem benutzt werden für: (1) feste oder mobile Bodenendstellen und Knoten auf Satelliten, Flugzeugen und UAV; (2) Endstellen auf Flugzeugen, UAV und Knoten auf Satelliten; und (3) eine Endstelle auf einem Satelliten und Knoten auf anderen. Das Antennensystem der vorliegenden Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass eine Endstelle in der Lage ist, zwischen zwei oder mehreren verschiedenen Knoten umzuschalten oder mit zwei oder mehreren Knoten zur gleichen Zeit zu kommunizieren, insbesondere in dem Fall, wo die Endstelle und die Knoten sich in Bezug zueinander bewegen.
  • Mit Verweis zunächst auf 1 wird ein Antennenaufbau von dem Typ, der in das System der vorliegenden Erfindung aufgenommen ist, gezeigt. Die Antenne 11 umfasst einen Azimutdrehtisch 12, auf dem ein Paar von beabstandeten, hoch stehenden Trageplatten 13 und 14 montiert sind. Jede Trageplatte 13 und 14 trägt jeweils ein Lager 15 und 16. Eine Montageachse 17 ist an gegenüberliegenden Enden innerhalb der Lager 15 bzw. 16 zur Drehung eingesetzt und weist eine hoch stehende Montageplatte 18 auf, die starr in ihrer mittleren Position befestigt ist. Ein Höhenwinkeltisch 19 ist oben auf der Montageplatte 18 montiert und starr daran befestigt. Die obere Oberfläche des Höhenwinkeltischs 19 enthält eine Vielzahl von Antennenelementen 21, die in einer gitterartigen Anordnung montiert sind und elektronisch zu einer phasengesteuerte Gruppenantenne verbunden sind. Ein Signalkoppler 22 ist verbunden aus dem Empfangs- und Übertragungsschaltkreis des Systems (nicht gezeigt) durch die hoch stehende Platte 18 und den Höhenwinkeltisch 19 mit der Vielzahl der Elemente 21 sowohl zum Übertragen von Funksignalen von den Antennenanordnungen 21 zu einem Satelliten als auch zum Empfangen von Signalen von einem Satelliten.
  • Ein festes Bodenkoordinatensystem wird durch die Referenzkoordinaten Xg/Yg/Zg definiert. Der Azimutdrehtisch 12 kann in beiden Richtungen um die Zg Achse in der Xg–Yg Ebene gedreht werden. D. h. der Azimutdrehtisch 12 kann in einer jeweiligen der beiden, durch den Bogen 24 dargestellten Richtungen gedreht werden. Der Höhenwinkeltisch 19 ist auf dem Azimutdrehtisch 12 angeordnet und liegt innerhalb des Koordinatensystems Xt/Yt/Zt. Die drehbare Montageachse 17 ermöglicht, dass der Höhenwinkeltisch 19 um die Achse Xt gedreht werden kann, so dass alle Punkte auf der oberen Oberfläche des Höhenwinkeltischs 19 sich bogenförmig innerhalb von Ebenen parallel zu der durch Yt/Zt definierten Ebene bewegen. Ein Antennenkoordinatensystem Xa/Ya/Za ist fest in Bezug auf die abstrahlende Oberfläche definiert. Za ist mit der mechanischen Justier- bzw. Peilachse ausgerichtet und Xa ist parallel zu Xt.
  • Wie oben kurz beschrieben, weisen alle Antennen ein Strahlungsmuster auf, das eine Keulenstruktur zeigt, bei dem die größte Keule im dreidimensionalen Raum die Keule ausbildet, durch den die Antenne das meiste ihrer Leistung abstrahlt und/oder empfängt. Im Allgemeinen wird die Position der Punkte mit halber Leistung, die den Signalscheitelwert umgeben, als der Durchmesser des Hauptstrahls der Antenne angenommen. Der Vorgang des Bewegens der Keule einer Antenne, um beispielsweise einen Satelliten nachzuverfolgen, wird als Schwenken bezeichnet. Die Keule einer phasengesteuerten Gruppenantenne kann entweder durch mechanisches Bewegen der Keule durch Bewegen der physikalischen Orientierung der Elemente 21 der Antenne oder durch elektronisches Schwenken der Keule durch Verändern der Phasenbeziehung zwischen jeweiligen der Antennenelemente 21 geschwenkt werden. In der Antenne der vorliegenden Erfindung ist die Frequenz des Funksignals, das sie zum Kommunizieren mit dem LEO Satelliten verarbeitet, sehr hoch, von der Größenordnung 20–30 GHz im Bereich des Ka Bandes. Die Keule der Antenne der vorlie genden Erfindung kann sowohl durch mechanisches Drehen des Azimuttisches 12 und Bewegen des Höhenwinkeltisches 19, um die Orientierung der Antennen in Bezug auf einen sich bewegenden Satelliten zu verändern, als auch durch elektronisches Schwenken der Antennenelemente 21 durch Verändern ihrer relativen Phasenbeziehung geschwenkt werden.
  • Mit Verweis als nächstes auf 2 wird die Antenne der vorliegenden Erfindung 11 in Datenkommunikation gezeigt mit einem LEO Satelliten 31, der gerade in Sicht der Antenne 11 über dem Horizont aufkommt. Ein solcher Satellit, der gerade in Sicht kommt, wird als ein "aufkommender" Satellit bezeichnet. In 2 wird veranschaulicht, wie der Azimuttisch 12 und der Höhenwinkeltisch 19 in Bezug auf den Satelliten 31 positioniert werden kann und die Keule 32 der Antenne 11 elektronisch geschwenkt werden kann, um die Keule auf den Satelliten 31 auszurichten. Die elektronische Abtastebene 30 der Antenne 11 (1) der vorliegenden Erfindung ist die Ebene, die im Wesentlichen normal bzw. senkrecht auf der oberen Oberfläche des Höhenwinkeltischs ist und die im wesentlichen parallel ist zu einer Ebene, innerhalb der die Achsen Za und Xa liegen. Je dichter die Abtastebene 30 parallel zu der Querachse Xa der Montageachse 17 ist, desto besser werden die Ergebnisse sein. Die Keule der Antenne kann elektronisch über einen bestimmten Winkelbereich innerhalb dieser Abtastebene 30 geschwenkt werden. Folglich kann, wie in 2 gezeigt, die Keule der Antenne kontinuierlich neu positioniert werden, wenn der Satellit 31 über die Antenne 11 hinwegläuft, so dass die Keule kontinuierlich auf den Satelliten ausgerichtet ist. Dieses Schwenken kann ausgeführt werden entweder durch elektronisches Schwenken oder mechanisches Schwenken durch Drehung des Azimutdrehtischs 12 und eine Winkelbewegung des Höhenwinkeltischs 19 um die Xt Achse, die durch den Montagestab 17 hindurch verläuft, oder eine Kombination von beiden, um die Keule kontinuierlich auf den Satelliten 31 aus gerichtet zu halten, wenn dieser über Kopf hinweg läuft. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise ist die Peilachse der Antenne 11 direkt auf den Satelliten ausgerichtet, mit dem sie während des größten Teils der Zeit in Kommunikation ist, um die Effizienz dazwischen zu maximieren. Die hauptsächlichen Gelegenheiten, bei denen die Antenne 11 auf elektronisches Schwenken zurückgreift, um die Keule der Antenne auf den bzw. die Satelliten auszurichten, ist unmittelbar bevor, während und direkt nach einem Weiterreichen ("HO", Englisch: Handoff) der Kommunikation von einem Satelliten zu einem anderen, wie unten beschrieben.
  • Mit Verweis als nächstes auf 3 wird gezeigt, wie die Antenne 11 fortwährend durch sowohl mechanisches als auch elektronisches Schwenken geschwenkt wird, um die Keule 32 auf den Satelliten 31 gerichtet zu halten, wenn dieser sich verändert vom Zustand des Seins als ein "aufkommender" Satellit zu dem Sein als ein "weggehender" Satellit. Wie in 3 veranschaulicht, bereitet sich der Satellit 31 gerade darauf vor, aus der Sicht der Antenne 11 über den entfernten Horizont hinwegzulaufen und ein anderer "aufkommender" Satellit 33 kommt gerade über dem nahen Horizont in die Sicht. Dieser Punkt ist allgemein in 3 veranschaulicht, d. h. der Punkt, an dem ein weggehender Satellit aus der Sicht verschwindet, und ein "aufkommender" Satellit in die Sicht kommt; dies ist ein sehr wichtiger Punkt vom Standpunkt des "Weiterreichens" der Satellitenkommunikationen von einem Satelliten zu einem anderen. Das Weiterreichen muss extrem schnell ausgeführt werden, so dass im wesentlichen kein Verlust von Datenkommunikation bei dem Übergang der Bewegung der Keule der Antenne 11 von einem Satelliten zu einem anderen auftritt. In dem System der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Antenne 11 in Bezug auf den weggehenden Satelliten 31 so positioniert ist, dass die Keule 32 immer noch in Kommunikation mit diesem Satelliten ist, während die Abtastebene der Antenne 11 so positioniert ist, dass der aufkommende Satellit 33 ebenfalls innerhalb dieser Abtastebene liegt. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise wird die Peilrichtung der Antenne 11 physikalisch geschwenkt in einen Positionierungsvektor zwischen den Vektoren, die die entsprechenden Positionen des weggehenden und des aufkommenden Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens definieren. Die Antenne ist unmittelbar vor dem Weiterreichen vorzugsweise physikalisch auf diese Position ausgerichtet. Der wichtige Punkt ist, dass sowohl der weggehende als auch der aufkommende Satellit im Moment des Weiterreichens innerhalb der elektronischen Abtastebene 30 der Antenne 11 liegen sollte, so dass ein rein elektronisches Schwenken benutzt werden kann, um das Weiterreichen zu bewirken.
  • Dem Schaltkreis des Funkkommunikationssystems, von dem die Antenne 11 einen Teil ausbildet, wird in einem Barkensignal aus dem Satellitensystem die genaue Position mitgeteilt, bei der der nächste aufkommende Satellit an dem Horizont erscheinen wird. Diese Kenntnis beruht auf der Regelmäßigkeit, mit der sich die eine Konstellation von LEO Satelliten umfassenden Satelliten über die Oberfläche der Erde bewegen. Folglich kann die Antenne 11 um eine Drehrichtung 24 ebenso wie eine Elevationsrichtung 23 mechanisch bewegt werden, so dass die Abtastebene 30 des Höhenwinkeltischs 19 sowohl den weggehenden Satelliten 31 als auch den aufkommenden Satelliten 33 enthält. Bei der vereinbarten Weiterreichungszeit, einem Zeitpunkt, bei dem ein aufkommender Satellit deutlich in ausreichender Sicht ist, um gute Kommunikation mit der Antenne bereitzustellen, und der weggehende Satellit 31 immer noch für eine zuverlässige Kommunikation ausreichend sichtbar ist, wird die Antenne 11 elektronisch durch die Abtastebene 30 geschwenkt, um den Antennenstrahl 32 von dem weggehenden Satelliten 31 zu dem aufkommenden Satelliten 33 zu bewegen. Das Schwenken an diesem Punkt ist im Wesentlichen vollständig elektronisch, weil die Zeitdauer zum Unterbrechen der Kommunikation mit dem weggehenden Satelliten 31 und dem Herstellen der Kommunikation mit dem Satelliten 33 so kurz sein muss, dass im wesentlichen keine Datenkommunikation verloren geht.
  • Wie in 4 veranschaulicht, kann dieser Übergang durch elektronisches Schwenken der Keule 32 der Antenne 11 durch einen innerhalb der Abtastebene 30 der Antenne liegenden Bogen 40 ausreichend schnell ausgeführt werden, so dass keine Kommunikation leidet. Folglich kann die Keule geschwenkt werden, um den Satelliten 33 nachzuverfolgen, wenn sich dieser über den Himmel bewegt, durch sowohl mechanische Bewegung der Antenne 11 als auch elektronische Bewegung der Keule 32 durch die Abtastebene. Wie oben erwähnt, wird die Antenne 11 vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise mechanisch neu positioniert, so dass die Peilrichtung der Antenne in Ausrichtung mit dem Satelliten ist, mit dem sie in Kommunikation ist.
  • In Antennen von dem in 1 gezeigten Typ wird zirkulare Polarisation angenommen. Wenn die Antennenanordnung in linearer Polarisation abstrahlt und/oder überträgt, muss die Anordnung in der Lage sein, die lineare Polarisation zu drehen, um die global lineare Polarisation während der Drehung der Abtastebene beizubehalten.
  • Mit einem einzelnen elektronisch gesteuerten Strahl von dem in den 24 veranschaulichten Typ, kann eine momentane Umschaltung zwischen der Kommunikation mit zwei Satelliten nahezu ohne Datenverlust erreicht werden. Darüber hinaus gilt, dass wenn eine Funknachverfolgung entlang der Abtastebene eingesetzt wird, eine Funknachverfolgung in der orthogonalen Ebene einfach dadurch erreicht wird, dass die Abtastebene um 90 Grad gedreht wird. Des Weiteren kann die Drehung der Abtastebene 30 zusätzlich zum elektronischen Schwenken benutzt werden, um das Signal-zu-Interferenz- Verhältnis zu verbessern, weil die Seitenkeulen und Kreuzpolarisationsmuster zusammen mit der Abtastebene gedreht werden.
  • Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 5 veranschaulicht und besteht darin, dass zwei unabhängige elektronisch steuerbare Keulen 32 und 42 benutzt werden, um gleichzeitig zwischen den zwei Satelliten 33 und 35 zu kommunizieren. Dies wird erzielt, indem das System mit zwei Sätzen Zuführungs- bzw. Versorgungsnetzwerken und zwei Sätzen Funkelektronik ausgestattet wird, und dann der Azimutdrehtischs 19 der Antenne 11 angesteuert wird, so dass die Antennenabtastebene 30 mit der Ebene übereinstimmt, die von der Antenne 11 und den beiden Satelliten 34 und 35 aufgespannt wird. Dies ist ein zusätzliches Merkmal des elektronischen Schwenkens von zwei unabhängigen Keulen innerhalb der einen Abtastebene 30 der Antenne 11 der vorliegenden Erfindung.
  • Mit Verweis als nächstes auf 6 wird ein Blockdiagramm gezeigt, das sowohl die Steuerungs- als auch die Benachrichtigungselemente der Antenne der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Antenne enthält eine abstrahlende Öffnung 52, die elektronisch mit Funkelektronik 53 verbunden ist. Die Funkelektronik 53 umfasst die Strahlschwenksteuerung für die phasengesteuerte Gruppenantenne, die in der vorliegenden Erfindung umfasst ist, ebenso wie die anderen Elektronikerschaltungen, die erforderlich sind, um ein Funksignal in einem Verteilungsnetzwerk 54 bereitzustellen. Das Funkverteilungsnetzwerk 54 ist mit der Übertragungs- und Empfangselektronik 55 verbunden.
  • Die Funkelektronik 53 ist auch mit einer Steuereinheit 61 verbunden, die alle Prozessoren und anderen Elemente enthält, die zum Berechnen und Benutzen der verschiedenen Positionierungsalgorithmen erforderlich sind, um das mechani sche und elektronische Schwenken der Antenne nach der vorliegenden Erfindung zu steuern. Beispielsweise umfasst eine Ausgabe der Steuereinheit 61 einen Parameter "C", der den Schwenkwinkel angibt, zu dem die Phasenanordnung derzeit positioniert werden sollte.
  • Die Steuereinheit 61 ist auch mit der Drehtischsteuerelektronik 62 verbunden und erzeugt die Parameter "A" und "B", die die physikalischen Winkelpositionen der Antenne definieren und ermöglichen, dass die Steuerelektronik 62 den Drehtisch dreht und die Antenne physikalisch in die gewünschte Position positioniert gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Funksignal aus dem Satelliten enthält ein Barkensignal, welches periodisch ausgesendete Information enthält, die die genaue Zeit des Weiterreichens ebenso wie die genaue Position des aufkommenden Satelliten (S2) zum Zeitpunkt des Weiterreichens festlegt. Diese Information wird der Steuereinheit 61 zum Verarbeiten gesendet, wie unten beschrieben.
  • Mit Verweis als nächstes auf 7 wird ein Ablaufdiagramm gezeigt, das eine Weise beschreibt, in der das Antennensystem nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann. Bei 71 verfolgt das System einen weggehenden Satelliten (S1) nach durch Peilachsenausrichten unter Benutzung der zwei Drehtischachsen der Antenne der vorliegenden Erfindung. Bei 72 empfängt sie Information von dem Satelliten bezüglich der genauen Weiterreichungszeit und der Position des aufkommenden Satelliten (S2) zum Zeitpunkt des Weiterreichens. Das System nimmt die von dem Satelliten S1 auf einem Barkensignal empfangenen Daten und benutzt sie, um die Position des weggehenden Satelliten S1 zum Zeitpunkt des Weiterreichens zu berechnen und vorherzusagen. Als nächstes, bei 74, berechnet das System die Vektoren [G-S1] und [G-S2], d. h. die zwei Vektorkoordinaten von der Antenne 11 aus zu einem jeweiligen des entsprechenden weggehenden und aufkommenden Satelliten (S1 und S2) im Moment des Weiterreichens. Zusätzlich berechnet das System bei 74 einen Vektor [G-S1] + [G-S2], der ein Zwischenpositionsvektor ist, der zum Zeitpunkt des Weiterreichens zwischen den Satelliten S1 und S2 ausgerichtet ist, und in dem sowohl der Satellit S1 als auch der Satellit S2 und der dazwischen liegende Vektor innerhalb der Absatzebene 30 der Antenne 11 liegt. Als nächstes, immer noch bei 74, berechnet das System AHO = A und BHO = B für den gerade berechneten Zwischenpositionsvektor. Diese Parameter sind die beiden Winkel, um die der Azimutdrehtisch 12 und der Höhenwinkeltisch 19 aus ihren entsprechenden Referenzpositionen bewegt werden müssen, um in der Richtung des Zwischenvektors zum Zeitpunkt des Weiterreichens zu zeigen. Die zwei Winkel C1 und C2 sind die Winkelabweichungen von der Peilrichtung der Antenne, in die die Keule der Antenne bewegt werden muss, um in Richtung auf die beiden Satelliten S1 und S2 ausgerichtet zu sein. Wenn die Antenne in der Richtung des Zwischenvektors positioniert ist, gilt C1 = C2. Das Ausrichten bzw. Zeigen der Peilrichtung der Antenne in der Richtung des Zwischenvektors [G-S1] + [G-S2] maximalisiert den verfügbaren Abtastwinkel, durch den die Antenne beim Weiterreichen elektronisch geschwenkt werden kann.
  • Als nächstes bei 75 beginnt das System, den Azimutdrehtisch 12 in der Winkelrichtung A in der nächsten bzw. kürzesten Richtung auf AHO hin in Schritten zu bewegen. Bei 76 bewegt das System den Elevationstisch 19 in der Winkelrichtung B in Schritten, so dass S1 in der Abtastebene verbleibt. Bei 77 bewegt das System den Antennenstrahl so, dass der Abtastwinkel C die Keule kontinuierlich in Richtung auf den Satelliten S1 zeigend hält. Diese drei Schritte 7577 werden iterativ ausgeführt, so dass die Keule der Antenne während der mechanischen Bewegung der Antenne kontinuierlich in Ausrichtung mit dem Signal von dem Satelliten verbleibt. Bei 78 fragt das System, ob A gleich AHO ist und B gleich BHO ist und die Zeit gleich THO (die Weiterreichungszeit) ist, oder nicht. Falls nicht, dann kehrt das System wiederholt zurück zu 75 und läuft durch die Abfolge der Schritte 7577, bis bei 78 die Antenne richtig positioniert ist, so dass die Antenne physikalisch in der Richtung des dazwischen liegenden Vektors [G-S1] + [G-S2] ausgerichtet ist, und die Antwort ist „Ja". Zu dieser Zeit ist die Antenne auf den dazwischen liegenden Vektor ausgerichtet und die Vektoren [G-Sl] und [G-S2] definieren die Positionen der beiden Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens und liegen innerhalb der elektronischen Abtastebene 30 der Antenne 11. Danach, bei 79, schwenkt das System die Keule der Antenne zum Zeitpunkt des Weiterreichens von S1 (dem weggehenden Satelliten) zu S2 (dem aufkommenden Satelliten). Als nächstes, bei 81, bewegt das System den Azimutdrehtisch 12 schrittweise in der Winkelrichtung A in der dichtesten bzw. kürzesten Richtung zu S2; läuft nach 82, wo das System den Höhenwinkeltisch 19 in der Winkelrichtung B schrittweise bewegt, so dass S2 in der Abtastebene 30 verbleibt; und läuft nach 83, wo das System den Antennenstrahl um den Winkel C schwenkt, so dass er kontinuierlich auf S2 zeigt. Diese drei Schritte 8183 werden ebenfalls iterativ ausgeführt, so dass die Keule der Antenne 11 in richtiger Ausrichtung mit dem Signal von dem Satelliten S2 verbleibt. Bei 84 fragt das System, ob die Peilrichtung der Antenne auf S2 zeigt oder nicht. Falls nicht, kehrt das System zurück zu 81 und fährt damit fort, wiederholt durch die Abfolge der Schritte 8183 durchzulaufen, bis die Antwort bei 84 „Ja" ist. Danach wird der Satellit S2 zum Satelliten S1 und das Weiterreichen ist vervollständigt worden.
  • Es sei angemerkt, dass das System der vorliegenden Erfindung vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, die Antenne 11 in Peilachsenausrichtung mit dem Satelliten hält, in der es während einer Zeit, vorzugsweise so lange wie möglich, in Kommunikation ist. Dies ermöglicht die effi zienteste Kommunikation zu und von dem Satelliten. Der in dem Ablaufdiagramm der 7 dargelegte Weiterreichungsvorgang wird vorzugsweise im letzten Moment vor dem Augenblick des Weiterreichens ausgeführt, welcher [Moment] durch die Zeit bestimmt wird, die erforderlich ist, um die Antenne in die dazwischen liegende Position zwischen dem weggehenden und dem aufkommenden Satelliten zu positionieren und dann elektronisch von einem zu dem anderen in dem Augenblick des Weiterreichens elektronisch zu schwenken. Diese Technik ist bevorzugt, jedoch nicht wesentlich, um die maximale Genauigkeit in der Datenkommunikation mit dem Satelliten für einen so lang wie möglichen Zeitraum sicherzustellen.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antennenendstelle (11) umfassend – Bereitstellen einer in phasengesteuerten Gruppenantenne bzw. Phased-Array Antenne (11) mit einem ersten Satz von Antennenelementen (21), die eine Keule ausbilden, die elektronisch über einen bestimmten Winkelbereich innerhalb einer Abtastebene (30) geschenkt werden kann, – wobei die Elemente (21) der phasengesteuerten Gruppenantenne auf einem Höhenwinkeltisch (19) montiert sind, welcher [Tisch] um eine zentrale Drehachse (24, ZT) und eine quer verlaufende Kippachse (23, XT) mechanisch beweglich ist, so dass eine zu dem Höhenwinkeltisch senkrechte, physikalische Justierachse (ZA) in Richtung auf jeden oberirdisch vorbeilaufenden Knoten kontinuierlich ausgerichtet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: mechanisch Positionieren der Antenne, so dass zwei der Knoten (31, 33, 34, 35), mit denen die Antenne kommunizieren soll, innerhalb der Abtastebene (30) der Antennenelemente liegen; und Ausführen eines Schenkens des Strahls der Elemente (19) der phasengesteuerten Gruppenantenne, was im Wesentlichen vollständig elektronisch ist, so dass diese wahlweise auf den einen oder den anderen der zwei Knoten (31, 33, 34, 35) ausgerichtet werden kann.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die phasengesteuerte Gruppenantenne einen zweiten Satz von Antennenelementen umfasst, der zum elektronischen Schwenken von zwei unabhängigen Keulen (32, 42) innerhalb der einzelnen Abtastebene (30) ausgebildet ist, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, dass die zwei unabhängigen Keulen gleichzeitig mit den zwei Knoten (34, 35) kommunizieren.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei einer der mindestens zwei Knoten ein weggehender Satellit (31) einer Konstellation ist und der andere der Knoten ein aufkommender Satellit (33) der Konstellation ist und wobei die Antenne benutzt wird, um ein Weiterreichen des Kommunikationskanals von dem weggehenden zu dem aufkommenden Satelliten auszuführen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, zusätzlich umfassend die Schritte: Aufbauen von Kommunikation mit dem ersten Satelliten (31) und Nachverfolgen des Satelliten mit der Keule der Antenne, wenn er sich in einer Umlaufbahn bewegt, durch entweder mechanisches Bewegen der Antenne oder elektronisches Schwenken der Keule oder einer Kombination davon; Antizipieren des Ortes des zweiten Satelliten (33) zum Zeitpunkt des Weiterreichens (72, 73, 74); physikalisches Positionieren der Antenne vor dem Weiterreichen, so dass sowohl der erste Satellit als auch der antizipierte Ort des zweiten Satelliten innerhalb der Abtastebene der Antenne (7578) liegen; und elektronisch Schwenken (79) der Keule der Antenne von dem ersten Satelliten zu dem zweiten Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens, um die Kommunikation mit dem ersten Satelliten (31) abzubauen und Kommunikation mit dem zweiten Satelliten (33) aufzubauen.
  5. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das den zusätzlichen Schritt umfasst: Empfangen von dem ersten Satelliten von Weiterreichungsinformation, die die Zeit, zu der das Weiterreichen von dem ersten zu dem zweiten Satelliten auftreten wird, und den Ort des zweiten Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens (72) spezifiziert; Berechnen der Position des ersten Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens; und wobei der Schritt des physikalischen Positionierens der Antenne vor dem Weiterreichen umfasst: Positionieren der Antenne, so dass sowohl die berechnete Position des ersten Satelliten als auch der Ort des zweiten Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens innerhalb der Abtastebene der Antenne (73) liegen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das den zusätzlichen Schritt umfasst: Berechnen aus der empfangenen Weiterreichungsinformation der Vektorrichtung von der Antenne zu dem ersten Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens und der Vektorrichtung zu dem zweiten Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens; und wobei der Schritt des physikalischen Positionierens der Antenne vor dem Weiterreichen umfasst Positionieren der Antenne, so dass sowohl die Vektorrichtung des ersten als auch des zweiten Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens innerhalb der Abtastebene der Antenne liegen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, das den zusätzlichen Schritt umfasst: Berechnen aus der Vektorrichtung von der Antenne zu dem ersten Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens und der Vektorrichtung zu dem zweiten Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens einer dazwischen liegen den Vektorrichtung, die die Summe der anderen beiden Vektorrichtungen umfasst; und wobei der Schritt des physikalischen Positionierens der Antenne vor dem Weiterreichen umfasst: Positionieren der Antenne, so dass sowohl die Vektorrichtung des ersten als auch des zweiten Satelliten zum Zeitpunkt des Weiterreichens innerhalb der Abtastebene der Antenne liegen und die Mittelachse der Antennenpunkte in der Richtung des dazwischen liegenden Vektors liegt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3–6, das den zusätzlichen Schritt umfasst: physikalisches Positionieren der Antenne unmittelbar vor dem Weiterreichen zu dem zweiten Satelliten, so dass die Antennenmittelachse in direkter Ausrichtung auf den zweiten Satelliten (83) ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3–7, wobei: der Schritt des physikalischen Positionierens der Antenne vor dem Weiterreichen umfasst: schrittweise und iterative Bewegungen der Antenne um eine jeweilige der zentralen Drehachse (24, ZT) und der quer verlaufenden Kippachse (23, XT) und Schwenken der Antennenkeule (75, 76, 77, 78) durch die Elektronik.
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