Wie viele Kommunikationsantennen braucht ein Satellit, wenn er zu einer Konstellation gehört?

Ich gehe davon aus (aber ich kann mich irren), dass in einer Kommunikationssatellitenkonstellation wie derjenigen , die spaceX in Betrieb nehmen will:

  • Jede Vollduplex-Verbindung erfordert eine eigene Antenne
  • Jeder Satellit kommuniziert mit einer Teilmenge der anderen Satelliten in der Konstellation (einige, wenn nicht alle Sats, die sich in Sichtweite befinden)
  • eine Teilmenge von Satelliten kommuniziert direkt mit dem Bodensegment
  • Eine aktive Antenne benötigt eine beträchtliche Menge an Energie, um zu funktionieren
  • An einem Satelliten können einige Ersatzantennen vorhanden sein

Angesichts all dieser Annahmen frage ich mich, wie viele Antennen pro Satellit erforderlich sind, damit die Konstellation wie erwartet funktionieren kann.

Ich bin mir nicht sicher, ob Ihre Annahmen alle richtig sind. Sie benötigen keine dedizierte Antenne pro Link, und Ihre Ansicht von "wesentlich" ist möglicherweise nicht korrekt - sie können Antennen mit sehr geringer Leistung betreiben.
@RoryAlsop jetzt frage ich mich, wie sich die von einer Antenne benötigte Leistung auf ihre nutzbare Bandbreite auswirkt (die SpaceX-Konstellation besteht aus Kommunikationssatelliten).
Vielleicht möchten Sie google.co.uk/… lesen.

Antworten (1)

Wir leben jetzt im 21. Jahrhundert. Ein Phased Array kann eine große Anzahl von Strahlen unterstützen, von denen jeder in eine andere Richtung zeigt und sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegt. Die gesamte Lenkung kann elektronisch erfolgen.

Also nein, Sie brauchen nicht für jeden Link eine Antenne. Nur ein paar am Raumfahrzeug befestigte Phased Arrays sind alles, was nötig ist.

Hier ist eine Zeichnung eines Iridium Next - Satelliten. Die SpaceX-Satelliten werden ganz anders aussehen, aber für die Zwecke Ihrer Frage ist Iridium Next ein gutes Beispiel.

Das große (orangefarbene) sechseckige Array auf seinem Bauch ist das L-Band (1-2 GHz, 30-15 cm) ist eine 48-strahlige Sende-/Empfangs-Phased-Array-Antenne zur Kommunikation mit mehreren "Bodenkunden". Jeder Strahl wird in der Signalverarbeitungselektronik "erzeugt", und eine andere Phase und möglicherweise (wahrscheinlich) Amplitude würde an jede der Untereinheiten mit dem Array gesendet werden.

Je höher die Frequenz, desto kleiner kann das Array sein und dennoch enge, lenkbare Strahlen erzeugen.

Diese ausgezeichnete, detaillierte Antwort zum Phased Array von GAIA beschreibt die Situation, in der sich das Raumschiff um seine Achse dreht, aber eine kontinuierliche Datenverbindung mit der Erde aufrechterhalten muss. Das Phased Array ist dafür ausgelegt, dies zu bewältigen und eine Verriegelung über 360 Grad Azimut und 30 bis 60 Grad Elevation in Bezug auf die Mittelebene des Raumfahrzeugs aufrechtzuerhalten. All dies geschieht mithilfe von Mathematik und schneller Verarbeitung, um die richtige Signalamplitude und -phase in jedem Unterelement zu erzeugen, sodass der Strahl immer optimiert ist.

Die Antwort lautet also "ein paar", wenn Sie ein einzelnes festes Array als Antenne zählen. Sie bestehen aus vielen kleinen Untereinheiten, aber das sind keine unabhängigen Antennen, sie teilen sich alle das gleiche Signal.

oben: Konzeptzeichnung von Iridium-NEXT von Harris .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

oben: Testen des GAIA-Phased-Arrays, von hier aus (hier mit Paywall ) .

Was die Iridium NEXT Sats betrifft, so haben sie neben der Hauptmissionsantenne 4 Querverbindungsantennen für die "benachbarten" Satelliten - eine für den Sat davor und eine für den dahinter im selben Flugzeug; dann eine für den nächsten Satelliten in der östlichen und eine für die westliche Ebene. Außerdem haben sie 2 (?) Antennen, die zu den Bodenstationen führen (das ist für Anrufer einer Iridium-Nummer, die selbst kein Iridium-Telefon verwenden, sondern zB ein Festnetz).
@eerie Danke! Ich hatte ursprünglich versucht, einige Informationen wie diese in die Antwort aufzunehmen, aber ich fand die Zeichnung so verwirrend, dass ich nicht herausfinden konnte, was was ist. Sind die vier Cross-Link-Antennen auch Phased Arrays? Es scheint, dass sie irgendwie lenkbar sein müssten. Wenn Sie möchten, können Sie die Antwort gerne bearbeiten und einige Informationen zu den Querverbindungsstrahlen hinzufügen oder einen Ort vorschlagen, an dem die Querverbindungsantennen besprochen werden, oder zumindest einen Pfeil darauf zeigen, damit ich weiß, was ist, was. Vielen Dank!
Phased-Array kenne und verstehe ich leider nicht. Aber ich habe gelesen, dass die In-Plane-Links fest sind, die anderen lenkbar sind. Vielleicht hilft das. Ich füge der Antwort ein Bild mit den eingefügten Beschreibungen hinzu. Viele technische Informationen finden Sie hier
Wie viele Kommunikationsantennen braucht ein Satellit, wenn er zu einer Konstellation gehört?
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