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Phased Array Antennen

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  1. Phased Array Antennen

    Autor: M.P. 24.05.19 - 09:41

    EDIT Dieser Abschnitt ist Blödsinn

    > Funksignale sind dann mit der gleichen Antenne und Sendestärke etwa 2.500 Mal so stark.

    Die Antenne hat einen Gewinn von etwa 34 dB
    Das entspricht im Ku-Band einer Parabolantenne von ca 80 cm Durchmesser....
    Im Ka-Band bei halber Wellenlänge wird es weniger sein...

    Hier wird es wieder korrekt:


    "Phased Array" Antennen haben einen gewissen Nachteil: Durch die regelmäßige Anordnung aus vielen diskreten Antennen gibt es "Nebenkeulen" in denen die Empfindlichkeit auch angehoben ist.
    Bei einer großen Flotte gleichzeitig aktiver Satelliten kann dann neben dem Satelliten in der Hauptkeule, der das Nutzsignal bringen soll ein anderer Satellit gerade in einer Nebenkeule stehen, und dadurch Störungen verursachen...

    Umso mehr Antennen im Array angeordnet werden, desto schwächer sind die Nebenkeulen ausgeprägt, und desto größer ist der Antennengewinn in der Hauptkeule.

    Umso mehr Satelliten dort oben in der Konstellation kreisen, desto problematischer werden ausgeprägte Nebenkeulen.... Von da her könnte es sein, dass Bodenstations-Antennen, die in der ersten Ausbaustufe noch gut funktionierten bei weiteren Ausbaustufen problematisch werden ...



    3 mal bearbeitet, zuletzt am 24.05.19 09:50 durch M.P..

  2. Re: brrrrrrr ... HF-Technik

    Autor: stoney0815 24.05.19 - 09:59

    Ein befreundeter Ingenieur hat es mal so umschrieben: Dieses Feld gewegt sich zwischen Trial&Error, echter Wissenschaft und purer Hexerei ... mit ganz viel Mathe ;-)

  3. Re: Phased Array Antennen

    Autor: beuteltier 24.05.19 - 10:32

    Die Nebenkeulen kann man gut in den Griff bekommen, wenn man neben der Phase der einzelnen Elemente auch ihre Amplitude kontrolliert.

    Ich bin mir sicher, dass das die Ingenieure, die beschlossen haben, man könne wohl ein solches Array einsetzen, mal durchgerechnet haben und entsprechende Belegungsfunktionen ausgearbeitet haben. Spezifikationen zum Radiation Pattern aufzustellen ist ja eigentlich das Erste, was man tut, wenn / bevor man eine Antenne konstruiert. ;-)

  4. Re: Phased Array Antennen

    Autor: M.P. 24.05.19 - 10:40

    Naja, man könnte schon in Versuchung kommen, den Antennenaufbau der ersten Basisstationen aus Kostengründen nur für die "dünne" Besetzung der Konstellation der ersten Aufbauphase auszulegen ...
    Je besser eine Antenne, desto teurer wird sie ja auch ...

  5. Re: Phased Array Antennen

    Autor: beuteltier 24.05.19 - 11:04

    M.P. schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > EDIT Dieser Abschnitt ist Blödsinn
    >
    > > Funksignale sind dann mit der gleichen Antenne und Sendestärke etwa 2.500 Mal so stark.

    Ich komme übrigens auf einen Faktor von ~4300.
    Die Empfangsstärke geht mit dem Quadrat der Entfernung und (36.000km)^2/((550km)^2)=4284. Vermutlich hat der Autor etwas andere Zahlenwerte zu Grunde gelegt.

  6. Re: Phased Array Antennen

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 24.05.19 - 12:43

    beuteltier schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > M.P. schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > EDIT Dieser Abschnitt ist Blödsinn
    > >
    > > > Funksignale sind dann mit der gleichen Antenne und Sendestärke etwa
    > 2.500 Mal so stark.
    >
    > Ich komme übrigens auf einen Faktor von ~4300.
    > Die Empfangsstärke geht mit dem Quadrat der Entfernung und
    > (36.000km)^2/((550km)^2)=4284. Vermutlich hat der Autor etwas andere
    > Zahlenwerte zu Grunde gelegt.

    Richtig. Die 550km sind nur richtig, wenn sich der Satellit genau über der Empfangsstation befindet, in allen anderen Fällen ist die Entfernung größer. Da die Satelliten Signale zur Erde nur in einem Winkel von 40 Grad senden können (und dürfen), ist der Maximalabstand 718 km. Dann kommt man auf den Faktor ~2500. Letztlich müssen die Antennen dafür ausgelegt werden.

    Frank Wunderlich-Pfeiffer (Twitter: @FrankWunderli13) - als freier Journalist bei Golem.de unterwegs - Countdown Podcast zur Raumfahrt @countdown_pod oder https://countdown.podigee.io/

  7. Re: Phased Array Antennen

    Autor: M.P. 24.05.19 - 13:08

    Es wäre interessant, ob man die weitere Entfernung zu näher am Horizont stehenden Satelliten bei der Konstruktion der Antennen berücksichtigen kann - also eine Antenne bauen kann, deren Antennengewinn beim Fokussieren außerhalb des Azimuth höher ist, als auf einen Satelliten, der genau im Azumuth steht ...

  8. Re: Phased Array Antennen

    Autor: Komischer_Phreak 24.05.19 - 15:38

    Frank Wunderlich-Pfeiffer schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Da die Satelliten Signale zur Erde nur in einem Winkel von 40 Grad
    > senden können (und dürfen), ist der Maximalabstand 718 km. Dann kommt man
    > auf den Faktor ~2500. Letztlich müssen die Antennen dafür ausgelegt werden.

    Hm, dürfte ich fragen, wieso die das nicht dürfen? Es klingt doch erst einmal plausibel, das Signal direkt nach unten zu richten - je kürzer der Weg des Signals, um so besser. Woher also der Zwang zu den 40°?

  9. Re: Phased Array Antennen

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 24.05.19 - 15:47

    Komischer_Phreak schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Hm, dürfte ich fragen, wieso die das nicht dürfen? Es klingt doch erst
    > einmal plausibel, das Signal direkt nach unten zu richten - je kürzer der
    > Weg des Signals, um so besser. Woher also der Zwang zu den 40°?

    Erstens war das Teil der Genehmigung, zweitens begrenzt das die Möglichkeit von Störungen zwischen Funkquellen am Boden und Satelliten. Handymasten befinden sich am Boden, so dass die Funkquelle letztlich nur knapp über dem Horizont ist. Antennen können dann gezielter auf ene der beiden Quellen ausgerichtet werden, ohne dass es die einen die anderen stören.

    Frank Wunderlich-Pfeiffer (Twitter: @FrankWunderli13) - als freier Journalist bei Golem.de unterwegs - Countdown Podcast zur Raumfahrt @countdown_pod oder https://countdown.podigee.io/

  10. Re: Phased Array Antennen

    Autor: M.P. 24.05.19 - 21:22

    Ich denke doch, dass der komplette Kegel mit einem Winkel von 40° gegen die Senkrechten über der Antenne genutzt wird?
    Sowohl vom Satelliten, als auch von den Array-Antennen auf der Erde ...

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