Warum hatte Sputnik 1 vier Antennen?

Sputnik war der erste Satellit. Es wurde eingerichtet, bevor wir verstanden hatten, wie schwierig es sein würde, die Position eines Satelliten zu halten, und es war insgesamt ein sehr einfaches System. Die 4 Antennen ergeben ein omnidirektionales Sendemuster.

Die einfachste Form einer Antenne, ein Dipol , hat zwei Strahlen, die in entgegengesetzte Richtungen gehen. Sein Strahlmuster sieht so aus:

Wenn die Richtung nicht auf die Erde gerichtet wäre, könnte sie in einer Null enden, was bedeutet, dass das Signal nicht empfangen werden könnte. Das Muster, das sie gaben, ermöglichte es Sputnik, sich in jeder Ausrichtung zu befinden und Signale an jeden sichtbaren Ort darunter zu übertragen.

Ich denke, in der Antwort von @ PearsonArtPhoto fehlen einige wichtige Punkte.

Von http://www.cs.mcgill.ca/~rwest/link-suggestion/wpcd_2008-09_augmented/wp/s/Sputnik_1.htm

Der Satellit trug zwei Antennen, die vom Antennenlabor von OKB-1 unter der Leitung von MVKrayushkin entworfen wurden. Jede Antenne bestand aus zwei peitschenartigen Teilen mit einer Länge von 2,4 und 2,9 Metern (7,9 und 9,5 Fuß) und hatte ein fast kugelförmiges Strahlungsmuster, sodass die Satellitensignale mit gleicher Leistung in alle Richtungen gesendet wurden. den Empfang des gesendeten Signals unabhängig von der Rotation des Satelliten zu machen. Die peitschenartigen Antennenpaare ähnelten vier langen "Barthaaren", die zur Seite zeigten, in gleichen 35-Grad-Winkeln zur Längsachse des Satelliten.

Es gab zwei Sender, bei 20 MHz und 40 MHz . Jeder Sender war nur mit einem Antennenpaar verbunden und das ist wichtig. Der Öffnungswinkel zwischen den beiden Strahlern eines gegebenen Paares beträgt 70°, fast rechtwinklig! Das bedeutet, dass im Fernfeld die Polarisationen der beiden nahezu senkrecht sind.

Die Bedeutung hier ist, dass, wenn zwei Wellen orthogonale Polarisationen haben, sie sich nicht stark stören würden. Sie können ihre Strahlungsmuster (grob!) algebraisch addieren - die Null einer Antenne würde bis zu einem gewissen Grad durch die Leistung der anderen Antenne "aufgefüllt". Wenn sie nicht nahezu senkrecht wären, müssten sie streng als Vektoren hinzugefügt werden, und das würde nur neue und unterschiedliche Nullmuster erzeugen.

Ein Paar wurde mit dem 20-MHz-Sender verbunden, das andere Paar mit dem 40-MHz-Sender. Diese haben Wellenlängen von 15 bzw. 7,5 Metern, so dass die Strahlungsmuster für jedes einzelne Element eines Paares bei jeder Frequenz wesentlich unterschiedlich gewesen wären. Obwohl das Muster nicht wirklich kugelförmig wäre, stellt die fast senkrechte Ausrichtung der beiden Strahler in einem gegebenen Paar sicher, dass die Null des einen tendenziell durch die andere ausgefüllt wird, und Interferenzen wurden minimiert, wodurch die Erzeugung neuer Nullen vermieden wird über Interferenzen.

Ein ähnliches Design wurde auch von mehreren NASA Explorer-Satelliten verwendet:

oben: Bild von Explorer XVII von der NASA

oben: Vanguard SLV-2- Design, NASA-Bild von hier Ein Paar echter Dipole, die sich bei 90 Grad mit senkrechten Polarisationen kreuzten.

oben: Bild von hier - Originalvorlage auf dem Plastikmodell eines Satelliten der Vanguard-Serie von ca. 1958 - Antennenmuster ist in dieser Darstellung besser sichtbar. Mehr über Vanguard-Modelle finden Sie in Space Technology from Six Decades Ago: 1:5 Scale Hawk Project Vanguard Satellite .

oben: Vanguard 1 NASA-Bild von hier . Drei echte Dipole scheinen senkrecht zueinander zu stehen.