DE2165282A1 - SATELLITE WITH CENTRAL ANTENNA - Google Patents

SATELLITE WITH CENTRAL ANTENNA

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DE2165282A1
DE2165282A1 DE19712165282 DE2165282A DE2165282A1 DE 2165282 A1 DE2165282 A1 DE 2165282A1 DE 19712165282 DE19712165282 DE 19712165282 DE 2165282 A DE2165282 A DE 2165282A DE 2165282 A1 DE2165282 A1 DE 2165282A1
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
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Description

Patentbeschreibung Satellit mit zentraler Antenne Die Erfindung betrifft die Konstruktion und das Einsatzverfahren eines leistungsstarken Nachrichtensatelliten, dessen Hauptkörper zentral innerhalb eines aus einer oder mehreren Teilflächen bestehenden großflächigen Solargenerators liegt.Patent Description Central Antenna Satellite The invention relates to the construction and the method of operation of a high-performance communications satellite, whose main body is centrally located within one of one or more sub-surfaces large-scale solar generator.

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung der Patentanmeldung "Raumsparende Verstauung von Kreisflächen", Aktenzeichen P 21 44 034.5, in der der hier vorzugsweise Verwendung findende Solargenerator beschrieben ist.The invention relates to a further embodiment of the patent application "Space-saving stowage of circular areas", file number P 21 44 034.5, in which the solar generator preferably used here is described.

Bei Nachrichtensatelliten ist es erforderlich, daß die Sendeantennenanordnung ständig genau auf das Empfangsgebiet der Nachrichtensendung ausgerichtet wird, sich also pro Orbitumlauf um 360° drehen muß, während der großflächige Solargenerator immer möglichst senkrecht von der Sonne beschienen werden muß, damit er eine möglichst hohe elektrische Leistung zur Verfügung stellen kann.In communications satellites, it is necessary that the transmission antenna arrangement is constantly aligned precisely to the reception area of the news broadcast must rotate 360 ° per orbit while the large-area solar generator must always be illuminated by the sun as vertically as possible, so that it is as good as possible can provide high electrical power.

Es ist bekannt, bei einem geostationären Nachrichtensatelliten die Sendeantennenanordnung fest mit dem Hauptkörper zu verbinden, den Solargenerator, bestehend aus vorzugsweise 2 ausfahrbaren rechteckigen Plächen, die mit Solarzellen bedeckt sind, aber drehbar ober- und unterhalb des Hauptkörpers anzubringen.It is known that in a geostationary communications satellite the Transmit antenna assembly to be firmly connected to the main body, the solar generator, consisting of preferably 2 extendable rectangular areas with solar cells are covered, but can be rotatably mounted above and below the main body.

Die Drehachse seht im Orbit senkrecht auf der Bahnebene d.h.The axis of rotation is seen in orbit perpendicular to the plane of the orbit, i.e.

parallel zur Erdachse, Während eines Orbitumlaufs dreht sich der Hauptkörper mit ausgerichteten Antennen um 3600; der Solargenerator muß also gegenüber dem Hauptkörper während eines Orbitumlaufs um etwa 360° zurückgedreht werden.parallel to the earth's axis, the main body rotates during an orbit with antennas aligned around 3600; the solar generator must therefore face the main body rotated back by about 360 ° during one orbit orbit.

Dabei sind zur Stromabnahme störanfällige Stromübertragungs einrichtungen erforderlich. Die rechteckigen Solargeneratoren sind pro erzeugter Leistungseinheit entweder relativ schwer oder dynamisch ziemlich labil. Sie lassen sich nur schwer verstauen. Der Wärmehaushalt des sich pro Tag einmal unter der Sonne drehenden Hauptkörpers ist schwer zu beherrschen; der dabei ungleichmäßige Strahlungsdruck der Sonne macht Schwierigkeiten.Power transmission devices that are prone to failure are used for power consumption necessary. The rectangular solar generators are per generated Power unit either relatively heavy or dynamically quite unstable. You let difficult to stow away. The heat balance of yourself once a day under the sun rotating main body is difficult to control; the uneven radiation pressure the sun causes trouble.

Kreisförmige Solargeneratoren, wie sie in der o,a. Patentanmeldung beschrieben sind, vermeiden diese Nachteile weitgehend.Circular solar generators, as they are in the o, a. Patent application are described, these disadvantages largely avoid.

Allerdings liegt bei diesen oder ähnlichen leichten Solargenerator-Anordnungen der einzige dynamisch stabile Ort, der es gestattet, von ihm aus Antennen sehr genau auszurichten, im Zentrum der Anordnung, im Hauptkörper.However, this or similar lightweight solar generator arrangements the only dynamically stable place that allows antennas from there to be very precise align, in the center of the array, in the main body.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mithilfe einer solchen sehr leichten Solargenerator-Anordnung eine Satellitenkonfiguration zu schaffen, bei der es gelingt, am Hauptkörper eine leistungsfähige Antennenanordnung anzubringen, die um volle 3600 kontinuierlich drehbar ist.The invention is based on the object using such a very lightweight solar generator arrangement to create a satellite configuration who succeeds in attaching a powerful antenna arrangement to the main body, which can be rotated continuously by a full 3600.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hauptkörper fest mit dem Solargenerator verbunden ist und daß eine scharf bündelnde Antennenanordnung für Radiowellen im Zentrum des nauptkörpers drehbar um eine vorzugsweise in der Ebene des Solargenerators liegende achse gelagert ist und daß die Teile des batelliten, die bei einer vollen Umdrehung der Antenne um diese Achse von ihrer Antennekeule erfaßt werden, aus für Radiowellen transparentem Material bestehen.This object is achieved according to the invention in that the main body is firmly connected to the solar generator and that a sharply focused antenna arrangement for radio waves in the center of the main body rotatable around a preferably in the Plane of the solar generator lying axis and that the parts of the batellite, that of its antenna lobe with one full rotation of the antenna around this axis are detected, consist of material transparent to radio waves.

Um eine solche Antennenanordnung genau auf das Empfangsgebiet auszurichten, ist es möglich, sie mit einem Sensor zu verbinden, der über einen Regelkreis ("closed locked loop") die Antenneanordnung immer z.B. auf eine Backe, ein Leuchtfeuer o.ä. im Empfangsgebiet ausgerichtet hält.To align such an antenna arrangement precisely to the reception area, it is possible to connect it to a sensor that is controlled via a control loop ("closed locked loop ") the antenna arrangement always e.g. on a cheek, a beacon or the like. Aligned in the reception area.

Vorteilhaft kann es sein, diesen Sensor auf dem Subreflektor eines Gassegrain-Systems zu montieren. Bei einer solchen Anordnung kann der Erregerstrahler fest auf der Achse montiert werden; nur das passive Reflektorsystem wird nachgeführt: So entfallen verlustreiche und störanfällige Drehkoppler.It can be advantageous to place this sensor on the subreflector of a To assemble the Gassegrain system. With such an arrangement, the excitation radiator permanently mounted on the axle will; only the passive reflector system is tracked: This eliminates the need for lossy and fault-prone rotary couplers.

Die Antennenanordnung kann auch aus mehreren nebeneinander montierten Parabolspiegeln, die sich um die Achse gemeinsam drehen können, oder einer einzigen fest eingebauten Luneberglinse bestehen, die von mehreren Erregerstrahlern gemeinsam umkreist wird. Die Differenz in der Phase des Signals von einem Bakensender am Ausgang der einzelnen Erregerstrahler kann zur Ausrichtung der Erregerstrahler und somit der Antennkeulen auf das Empfangsgebiet ausgenutzt werden.The antenna arrangement can also consist of several mounted side by side Parabolic mirrors that can rotate around the axis together, or just one Permanently installed Lunebergl lenses exist, which are shared by several pathogens is circled. The difference in phase of the signal from a beacon transmitter at the output the individual excitation emitter can be used to align the excitation emitter and thus the antenna lobes can be used in the reception area.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt: Fig. 1 zeigt einen Fernseh-Rundfunk-Satelliten, der vorzugsweise im Frequenzgebiet über 1 GHz arbeitet.An embodiment of the invention is shown in the drawing: Fig. 1 shows a television broadcast satellite, which is preferably in the frequency domain works above 1 GHz.

In der Mitte der Mantelfläche des zylindrischen Hauptkörpers ist der kreisförmige Solargenerator (2), vergl. Anmeldung P 21 44 034.6, befestigt. Er wird durch 4 Versteifungsglieder (3a-3d) und durch zahlreiche Federstreben (4a, vb, 4c usw.) in den äußeren Unterfalten ausgespannt gehalten.In the middle of the lateral surface of the cylindrical main body is the circular solar generator (2), see application P 21 44 034.6, attached. He will by 4 stiffening members (3a-3d) and by numerous spring struts (4a, vb, 4c etc.) kept stretched out in the outer lower folds.

Alle Satelliten-Untersysteme sind in 2 Zylinderabschnitten (5a, 5b) untergebracht, die durch eine Verbindungsstange (6) im "Antennenschacht" verbunden sind, die als Drehachse für das Cassegrain-Reflektorsystem (8) dient. Der fest eingebaute Erregerstrahler (7) befindet sich in der Mitte der Verbindungsstange.All satellite subsystems are in 2 cylinder sections (5a, 5b) housed, which is connected by a connecting rod (6) in the "antenna shaft" which serves as the axis of rotation for the Cassegrain reflector system (8). The built-in The exciter emitter (7) is located in the middle of the connecting rod.

Auf dem Subreflektor (9) ist ein Sensor angebracht, über den das Reflektorsystem (8) auf eine Bake innerhalb des Empfangsgebietes ständig ausgerichtet wird.A sensor is attached to the sub-reflector (9) via which the reflector system (8) is constantly aimed at a beacon within the reception area.

Die Teile der Zylindermantelfläche (10a, 10b), die den Antennenschacht begrenzen, sind aus dämpfungsarmen Kunststoff in Radom--Sandwichbauweise ausgeführt; die daran anschließenden Teile des Solargenerators (2a, 2b) bestehen aus "durchsichtigem" Substratmaterial und enthalten vorzugsweise gar keine metallischen leiter, wie sie zum Beispiel auf Solarzellen vorhanden sind.The parts of the cylinder jacket surface (10a, 10b) that make up the antenna shaft are made of low-damping plastic in a radome sandwich construction; the adjoining parts of the solar generator (2a, 2b) consist of "transparent" Substrate material and preferably do not contain any metallic conductors like them for example on solar cells.

Der Satellit wird durch die Trägerrakete in einen niedrigen äquatorialen Orbit geflogen. Dort entfaltet sich der Solargenerator und speist axial angebrachte elektrische Triebwerke (11a, 11b usw.), die den Satelliten in einen geostationären Orbit befördern. Dort dienen diese Triebwerke weiter zur Ost--West Positionskontrolle und zur Lageregelung um zwei Achsen.The satellite is driven by the launcher in a low equatorial Orbit flown. There the solar generator unfolds and feeds axially attached ones electric thrusters (11a, 11b, etc.) that turn the satellite into a geostationary Promote orbit. There these engines are used for east-west position control and for position control around two axes.

Die Nord-Siid Positionskontrolle und die Lageregelung um die Zylinder-Symmetrie- oder Rollachse wird durch weitere, radial eingebaute elektrische Triebwerke durchgeführt, die auf der Seite des Solargenerators arbeiten, die nicht mit Solarzellen bedeckt ist. So wird eine Verschmutzung der Solarzellen vermieden. zur Ab strahlung der Verlustwärme sind vorzugsweise die Außenflächen der Zylinderabschnitte 5a, 5b als Radiatoren ausgebildet.The north-south position control and the position control around the cylinder symmetry or roll axis is carried out by additional, radially built-in electric drives, that work on the side of the solar generator that is not covered with solar cells is. This avoids contamination of the solar cells. to emit the Heat loss is preferably the outer surfaces of the cylinder sections 5a, 5b as Radiators trained.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es möglich ist, leistungsfähige Nachrichtensatelliten leichter, kompakter und störunanfälliger als auf konventionelle Art und Weise aufzubauen.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that it is possible to make communications satellites lighter, more compact and more powerful less susceptible to interference than to build in a conventional way.

das liegt darin begründet, daß ein vorzugsweise kreisförmiger Solargenerator angewandt werden kann, der während der Startphase auf der Mantelfläche des vorzugsweise zylinderförmigen Hauptkörpers verstaut ist und im Orbit durch Fliehkraft und/oder durch mitaufgewickelte Versteifungsglieder entfaltet wird.This is due to the fact that a preferably circular solar generator can be applied, which during the starting phase on the lateral surface of the preferably cylindrical main body is stowed and in orbit by centrifugal force and / or is unfolded by coiled stiffening members.

Auf dem Teil des Solargenerators, der bei einer vollen Drehung der zentralen Antennenanordnung erfaßt wird von deren Antennenkeule, sind zur Vermeidung einer stärkeren Dämpfung der Antennenkeule wenige oder gar keine leitenden Materialien angebracht.On the part of the solar generator which, with a full turn of the central antenna array is detected by their antenna lobe, are to avoid a stronger attenuation of the antenna lobe, few or no conductive materials appropriate.

Ein solcher Generator nutzt die in der Nähe des Satelliten befindliche Sonnenstrahlung zur Energieversorgung des Satelliten aus. Große Spannweiten, die Schwiergkeiten bei der Verstauung und bei der Beherrschung ihrer Dynamik bereiten, werden so vermieden. Der Generator ist mit dem Hauptkörpor fest verbunden: Störanfällige Schleifringe sind nicht notwendig; die Stromzufuhr zum Hauptkörper kann an vielen verschiedenen Stellen, d.h.Such a generator uses the one located near the satellite Solar radiation to supply the satellite with energy. Large spans that Cause difficulties in stowing and in controlling their dynamics, are thus avoided. The generator is firmly connected to the main body: susceptible to failure Slip rings are not necessary; power to the main body can be supplied to many different places, i.e.

starkredundant erfolgen.Ein solcher Solargenerator weist besonders kurze Stromleitungen und damit geringe Widerstandsverluste auf. Wegen der geringen Länge der Versteifungsglieder können diese bei vorgegebener Mindest-Eigenfrequenz des Solargenerators besonders leicht ausgeführt werden.A solar generator of this type is particularly short power lines and thus low resistance losses. Because of the low The length of the stiffening members can be given at a given minimum natural frequency of the solar generator can be carried out particularly easily.

Wegen der Symmetrie der Anordnung lassen sich vereinfachte Verfahren zur Lageregelung einsetzen. Die konstante Ausrichtung des Hauptkörpers bezüglich der Sonne erleich-tert den Einbau von Radiatoren, um Verlustwärmen abzustrahlen.Because of the symmetry of the arrangement, simplified procedures can be used use for position control. The constant orientation of the main body with respect to the sun makes it easier to install radiators in order to radiate lost heat.

Elektrische Triebxrerle lassen sich besonders günstig zum Auf spiralen des Satelliten von einem niedrigen in einen höheren Orbit verwenden. Nach dem Erreichen der gewünsch-ten Position lassen sie sich in einfacher Weise weiterverwenden zur Positions- und Lagekontrolle. Dabei können sie so eingebaut werden, daß sie den Solargenerator nicht verschmutzen.Electric drive beads are particularly cheap to spiral on of the satellite from a low to a higher orbit. After reaching they can easily be used in the desired position Position and attitude control. They can be installed so that they Do not contaminate the solar generator.

Claims (10)

PatentansprücheClaims 1. Konstruktion und Einsatzverfahren eines leistungsstarken Nachrichtensatelliten, dessen Hauptkörper zentral innerhalb eines aus einer oder mehreren Teilflächen bestehenden großflächigen Solargenerators liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper fest mit dem Solargenerator verbunden ist und daß eine-scharf bündelnde Antennenanord für Radiowellen im Zentrum des Hauptkörpers drehbar um eine vorzugsweise in der Ebene des Solargenerators liegende achse gelagert ist und daß die Teile des Satelliten, die bei einer vollen Umdrehung der Antenne um diese Achse von ihrer Antennenkeule erfaßt werden, aus für Radiowellen transparentem Material bestehen.1. Construction and method of operation of a high-performance communications satellite, whose main body is centrally located within one of one or more sub-surfaces large-area solar generator, characterized in that the main body is firmly connected to the solar generator and that a-sharply bundling antenna arrangement for radio waves in the center of the main body rotatable about one preferably in the The axis lying on the plane of the solar generator and that the parts of the satellite, that of its antenna lobe when the antenna is fully rotated around this axis are detected, consist of material transparent to radio waves. 2. KonstruktIon und Einsatzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenneanordnung aus einem Cassegrain--Reflektorsystem besteht, das auf dem Subreflektor einen geeigneten Sensor trägt, der über einen geschlossenen Regelkreis immer auf eine passende Sendebake innerhalb des Empfangsgebietes-oder daneben- ausgerichtet wird.2. Construction and application method according to claim 1, characterized in that that the antenna arrangement consists of a Cassegrain reflector system, which on the subreflector carries a suitable sensor that operates via a closed control loop always aligned with a suitable transmission beacon within the reception area - or next to it will. 3. Konstruktion und Einsatzverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrahler des Cassegrain-Systems fest auf der Achse eingebaut ist, um die sich die Cassegrain-Reflektoranordnung dreht.3. Construction and method of use according to claim 1 and 2, characterized characterized that the exciter emitter of the Cassegrain system is fixed on the axis around which the Cassegrain reflector assembly rotates. 4. Konstruktion und Einsatzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung aus meheren, fest miteinander verbundenen Parabolspiegeln besteht, von denen jeder sein eigenes Empfangsgebiet ausleuchtet, die aber geneinsam bezüglich ihrer Empfangsgebiete ausgerichtet werden.4. Construction and application method according to claim 1, characterized in that that the antenna arrangement consists of several, firmly interconnected parabolic mirrors exists, each of which illuminates its own reception area, but they are shared be aligned with respect to their reception areas. 5. Konstruktion und Einsatzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine kugel- oder zylindersymmetrische Luneberglinse konzentrisch zur Achse fest eingebaut ist und nur das Erregerstrahlersystem um diese Achse so gedreht wird, daß die Antennenkeulen immer auf das Empfangsgebiet ausgerichtet sind.5. Construction and application method according to claim 1, characterized in that that a spherically or cylindrically symmetrical Luneberg lens is fixed concentrically to the axis is built in and only the exciter system is rotated around this axis in such a way that that the antenna lobes are always aimed at the reception area. 6. Konstruktion und Einsatzverfahren nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz in der Phase des Signals eines Bakensenders am Ausgang der Erregerstrahler über einen Regelkreis zur Ausrichtung der Antennenkeulen benutzt wird. 6. Construction and method of use according to claim 1, 4 or 5, characterized characterized in that the difference in phase of the signal from a beacon transmitter on Output of the exciter via a control circuit for aligning the antenna lobes is used. 7. Konstruktion und Einsatzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem zwar außerhalb des Hauptkörpers, aber innerhalb des Solargenerators angebracht ist. 7. Construction and application method according to claim 1, characterized in that that the antenna system is outside the main body, but inside the solar generator is appropriate. 8. Konstruktion und Einsatzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der llauptkörper axial eingebaute elektrische Triebwerke enthält, die zum Aufspiralen des Satelliten aus einem niedrigen in einen hohen, vorzugsweise geostationären Orbit dienen und/oder zur Lagereglung und zur Orbit-Positionskontrolle, und zwar Ost-West. 8. Construction and application method according to claim 1, characterized in that that the main body contains axially built-in electric thrusters that are spiraled up of the satellite from a low to a high, preferably geostationary, orbit serve and / or for attitude control and orbit position control, namely east-west. 9. Konstruktion und Einsatzverfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper weitere, auf der nicht mit Solarzellen bedeckten Generatorseite radial eingebauten elektrischen Triebwerke enthält, die zur Lageregelung um die Rollachse und/oder zur Nord-Süd Positionskontrolle dienen. 9. Construction and method of use according to claim 1 and 7, characterized characterized in that the main body further, on which not covered with solar cells Generator side contains radially built-in electric thrusters that are used for position control around the roll axis and / or for north-south position control. 10. Konstruktion und Einsatzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht von Antennenkeulen durchdrungene Teil der Zylindermantelfläche zum Teil oder ganz als Radiator zum Abstrahlen von Verlustwärme ausgebildet ist.10. Construction and application method according to claim 1, characterized in that that the part of the cylinder jacket surface not penetrated by antenna lobes for Is partially or entirely designed as a radiator for radiating waste heat. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0043772A1 (en) * 1980-07-09 1982-01-13 AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle Method and system for controlling a mobile platform mounted on a spacecraft
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