DE1269206B - Funknachrichtenverbindung ueber kuenstliche Erdsatelliten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H 04 b

Deutsche Kl.: 21 a4 - 55

1269 206
P 12 69 206.7-35
7. Februar 1961
30. Mai 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Herstellung einer Nachrichtenverbindung über künstliche Erdsatelliten unter Verwendung einer für das Aufsuchen und Verfolgen von Satelliten gemeinsamen, selbstnachsteuernden, nach der Abtastmethode arbeitenden Radar-Peilanordnung, die im Suchbetrieb mit geringer Bündelungsschärfe und im Verfolgungsbetrieb mit scharf gebündelter Sende- und Empfangscharakteristik arbeitet.

Es ist bekannt, für die Ortung von Zielen ein eigenes Such-Radargerät zu benutzen und nach dem Auffinden der Raumkoordinaten des Zieles dessen weitere Ortung einem Verfolgungsradargerät zu übertragen. Derartige Anordnungen haben den Nachteil, daß für sie ein sehr großer Aufwand erforderlich ist und auch beide Geräte entsprechend gut aufeinander abgestimmt sein müssen.

Es ist z. B. aus der deutschen Patentschrift 680 276 bekannt, den Such- und den Verfolgungsbetrieb mit einer einzigen Antenne vorzunehmen. Bei dieser An- ao Ordnung tritt aber die Schwierigkeit auf, daß beim Umschalten von Grobpeilung auf Feinpeilung das Ziel verlorengehen kann, weil es mittels der Grobpeilung nicht so genau zu ermitteln ist, daß es nach der Umschaltung mit Sicherheit noch innerhalb des Erfassungsbereiches der Feinpeilung liegt. Geht bei der Umschaltung von der Grobpeilung auf die Fempeilung das Ziel verloren, so muß der Grobpeilvorgang erneut durchgeführt werden. Bei Satellitenübertragungen ist aber eine derartige Unsicherheit nicht zulässig, weil die für eine zweite Peilung benötigte Zeit für die Nachrichtenübertragung fehlen würde.

Die Erfindung, welche sich auf eine Anordnung der eingangs genannten Art bezieht, vermeidet diese Schwierigkeiten dadurch, daß beim Übergang vom Suchbetrieb auf Verfolgungsbetrieb die Abtastung derart gesteuert wird, daß die mit geringer Bündelung und großem Hub der Abtastbewegung arbeitende Suchcharakteristik durch gleichzeitig erfolgende Verringerung des Hubes und Verschärfung der Bündelung in eine für Verfolgungsbetrieb geeignete Sende- und Empfangscharakteristik übergeführt wird.

Da bei der Erfindung der Übertragung von der Grobpeilung zur Feinpeilung allmählich erfolgt, ist sichergestellt, daß das Ziel nicht bei einem Umschaltvorgang von Grob- auf Feinpeilung verlorengeht, und ferner ist die Möglichkeit gegeben, den Peilvorgang in kürzester Zeit durchzuführen.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten sind an Hand von Zeichnungen näher erläutert.

In F i g. 1 ist in schaubildlicher Darstellung das Funknachrichtenverbindung
über künstliche Erdsatelliten

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Friedrich Baur, 8000 München;
Dr.-Ing. Karl-Ludwig Lenz, 8033 Krailling;
Dipl.-Ing. Gerhard Foeller, 8151 Söcking

Suchen und Verfolgen durch eine Radaranordnung R gezeigt, die durch konische Abtastbewegungen den Satelliten S über der Erdoberfläche E anpeilt. Die konische Abtastung ist aus der Radartechnik an sich bekannt und besteht darin, daß ein Pinselstrahl mit einem Öffnungswinkel α sich auf einem Kegelmantel mit einem Öffnungswinkel β bewegt. Dabei wird aus den Echoamplituden bei den einzelnen Strahllagen die Zielrichtung sehr genau ermittelt.

In Fig. 2 ist eine für diesen Zweck geeignete Antennenanordnung gezeigt, bei der ein Hornstrahler H oder sonstiger Primärstrahler für sehr kurze elektromagnetische Wellen im Brennpunktgebiet eines Parabolspiegels? angeordnet ist. Um die konische Abtastung zu erreichen, bewegt sich der Primärstrahler in der Brennebene auf einem Kreis um den Brennpunkt des Parabolspiegels. Zum Suchen bewegt sich der Primärstrahler vorteilhaft auf einem wesentlich größeren Kreis, damit in einem größeren Winkel/? (F i g. 1) abgesucht wird. Um den abgesuchten Raum lückenlos zu erfassen, kann der Abstand zwischen Spiegel und Primärstrahler mechanisch oder elektrisch verändert werden, so daß das primäre Strahlungszentrum nicht mehr in der Brennebene des Parabolspiegels liegt. Der Brennpunkt ist mit F bezeichnet, und die durch diesen hindurchgehende Brennebene ist gestrichelt eingetragen. Dadurch entsteht ein Pinselstrahl mit einem vergrößerten Öffnungswinkel Oi für die Suchbewegung. Bei dieser Ausführungsform erfolgt also die Strahlverbreiterung bzw. -verschmälerung durch mechanische oder elektrische Verschiebung des Strahlers der Radaranordnung im Brennpunktgebiet eines Spiegels. Der Übergang vom Suchen mit verbreitertem Strahl zum Verfolgen mit schärferem Strahl wird zweckmäßig so

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vorgenommen, daß der Primärstrahler langsam in die Brennebene rückt und gleichzeitig der Hub der Suchbewegung verringert wird. Es wird also der Hub der Abtastbewegung bei Suchbetrieb, d. h. bei verbreitertem Strahl, vergrößert und bei Verfolgungsbetrieb, d. h. bei verschärftem Strahl, verringert. Bei Erzeugung der Abtastbewegung durch Pendel- oder Kreisbewegung des Strahlers der Radaranordnung im Brennpunkt eines Spiegels führt bei Suchbetrieb der Strahler seine Bewegungen mit großem Hub außerhalb des Brennpunktes aus, und bei Übergang auf Verfolgungsbetrieb wird gleichzeitig mit dem Verschieben des Strahlers in den Brennpunkt der Hub verringert.

Der gleichzeitig mit der Strahlverbreiterung eintretende Verlust an Antennengewinn wird in an sich bekannter Weise durch erhöhte Sendeleistung ausgeglichen. Da die Suchzeit klein ist im Vergleich zu der Zeit, die während des Satellitendurchgangs, also während der Verfolgungsphase, verstreicht, ist eine kurzzeitige Leistungserhöhung des Senders ausreichend. Bei Übergang von Suchbetrieb auf Verfolgungsbetrieb mit erhöhter Strahlschärfe wird die Sendeleistung wieder auf das für Dauerbetrieb zulässige Maß reduziert. Hierfür wird in der Radaranordnung eine Schaltung vorgesehen, die eine gleichlaufende Erhöhung bzw. Absenkung der Senderleistung entsprechend der Veränderung des Antennengewinns beim Übergang von Suchbetrieb auf Verfolgungsbetrieb, und umgekehrt, ermöglicht. Die beim Auf- suchen des Satelliten erforderlichen Maßnahmen werden auch angewendet, wenn der Satellit während seines Durchlaufes infolge sprunghafter ionosphärischer Einflüsse verlorengegangen sein sollte. Damit dies jederzeit ohne Zeitverlust stattfinden kann, werden zweckmäßige Schaltungen vorgesehen, durch die beim Verlorengehen des Satelliten automatisch der Suchvorgang und nach dem Auffinden der Verfolgungsvorgang eingeschaltet wird.

An Stelle der konischen Abtastung kann für den vorliegenden Zweck auch die aus der Radartechnik bekannte Monopulstechnik angewendet werden. Bei der Monopulstechnik werden in jeder Ebene zwei unter kleinem Winkel auseinanderlaufende Antennencharakteristiken benutzt. Durch Amplituden- oder Phasenvergleich je zweier der Empfangssignale läßt sich bereits nach einer einzigen Impulslaufzeit die genaue Richtung bestimmen, aus der das Echo zurückgekommen ist. Ändert sich der Ort des Satelliten dauernd, so ergibt sich bei der nächsten Messung, d. h. beim nächsten Impuls, bereits eine weitere Abweichung zwischen Antennenachse und Satellitenort. Aus diesen Messungen werden Steuerspannungen abgeleitet, die die Antenne mit ständiger Blickrichtung auf den Satelliten nachführen. Auch hierbei wird zweckmäßig der Strahl für den Suchvorgang verbreitert, indem die Primärstrahler aus der Brennebene eines Parabolspiegels herausbewegt werden.

Die konische Abtastung und das Monopulsverfahren sind nicht auf die Benutzung in Verbindung mit dem Echoprinzip beschränkt. Beide Prinzipien lassen sich auch bei Peilempfängern anwenden. Derartige Empfänger können zum Suchen und Verfolgen eines aktiven Nachrichtensatelliten benutzt werden, also eines Satelliten, der über einen eingebauten Sender verfügt. Diese Empfänger sind auch für das Suchen und Verfolgen eines Satelliten geeignet, der von einem entfernt stehenden Bodensender angestrahlt wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Herstellung einer Nachrichtenverbindung über künstliche Erdsatelliten unter Verwendung einer für das Aufsuchen und Verfolgen von Satelliten gemeinsamen, selbstnachsteuernden, nach der Abtastmethode arbeitenden Radar-Peilanordnung, die im Suchbetrieb mit geringer Bündelungsschärfe und im Verfolgungsbetrieb mit scharf gebündelter Sende- und Empfangscharakteristik arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang vom Suchbetrieb auf Verfolgungsbetrieb die Abtastung derart gesteuert wird, daß die mit geringer Bündelung und großem Hub der Abtastbewegung arbeitende Suchcharakteristik durch gleichzeitig erfolgende Verringerung des Hubes und Verschärfung der Bündelung in eine für Verfolgungsbetrieb geeignete Sende- und Empfangscharakteristik übergeführt wird.

2. Funknachrichtenverbindungnach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlverbreiterung bzw. -Verschärfung durch mechanische oder elektrische Verschiebung des Strahlers der Radaranordnung im Brennpunkt eines Spiegels erfolgt.

3. Funknachrichtenverbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erzeugung der Abtastbewegung durch Pendeloder Kreisbewegung des Strahlers der Radaranordnung bei Suchbetrieb der Strahler seine Bewegungen mit großem Hub außerhalb des Spiegelbrennpunktes ausführt und bei Übergang auf Verfolgungsbetrieb gleichzeitig mit dem Verschieben des Strahlers in den Brennpunkt der Hub verringert wird, und umgekehrt.

4. Funknachrichtenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung vorgesehen ist, die eine gleichlaufende Erhöhung bzw. Absenkung der Senderleistung der Radaranordnung entsprechend der Veränderung des Antennengewinns beim Übergang von Suchbetrieb auf Verfolgungsbetrieb, und umgekehrt, ermöglicht.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 680 276, 1 036 941; USA.-Patentschrift Nr. 2 907 030;

Zeitschrift »ETZ«, Ausgabe A, 1.6.1958, S. 375 bis 382;

Zeitschrift »Proceedings of the IRE«, März 1959, S. 380.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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