Hersteller von SATCOM-Antennen für Militärfahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge, einschließlich Anbieter von tragbaren militärischen Satellitenantennen für SATCOM während der Fahrt
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Fortschrittliche Lösungen für die Modernisierung der Verteidigung: Antriebe, Sensoren, Kommunikation und Augmented-Reality-Systeme
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Satellitenkommunikationsantennen sind in verschiedenen Formen und Größen erhältlich. Mittlerweile gewinnen aktiv elektronisch gesteuerte Antennenarrays im SATCOM-Bereich zunehmend an Bedeutung.
NANTENNA UHF TacSat-Antenne für taktische UHF-Satellitenkommunikation
Das Antennendesign ist ein umfangreiches Thema in der Radiofrequenz (RF)-Branche. Satellitenkommunikationsantennen (SATCOM-Antennen) werden zum Senden und Empfangen von Funkverkehr zu und von Kommunikationssatelliten verwendet. Diese Antennen sind in Teleports, auch als Bodenstationen bekannt, installiert. Teleports sind spezielle Einrichtungen, die den Funkverkehr zu und von Satelliten abwickeln. SATCOM-Antennen sind auch in Satellitenkommunikationsterminals verbaut. Diese Terminals können von Einzelpersonen für die SATCOM genutzt werden und sind oft leicht zu transportieren.
SATCOM-Terminals sind zudem in Fahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen verbaut und werden in Einsatzhauptquartieren oder an festen militärischen Standorten eingesetzt.
Aspire 400 SATCOM-System von Honeywell
Grundsätzlich muss eine SATCOM-Terminalantenne in der Lage sein, die Frequenzen der Satellitenkommunikationsverbindung zu verarbeiten, die das Terminal bedient. Der Großteil der SATCOM-Kommunikation erfolgt über acht verschiedene Hochfrequenzbänder (RF), die sich von 240 Megahertz (MHz) bis 40 Gigahertz (GHz) erstrecken. Es gibt so viele SATCOM-Bandbreiten, da es keine einzige, ideale Frequenz gibt, die für die gesamte Satellitenkommunikation geeignet ist.
Jede SATCOM-Bandbreite hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Beispielsweise werden HF-Übertragungen in einigen Bandbreiten relativ wenig durch atmosphärische Störfaktoren wie Regen oder Schnee beeinträchtigt. Allerdings können diese Übertragungen weniger Daten transportieren als andere Bandbreiten.
Wasserpartikel in der Atmosphäre können Funkfrequenzen oberhalb von elf Gigahertz beeinträchtigen. Dieses als „Rain Fade“ (Regenauslöschung) bekannte Phänomen führt dazu, dass Niederschläge einen Teil der Energie des HF-Signals bei diesen Frequenzen absorbieren. Rain Fade kann die Leistung und möglicherweise die Reichweite von SATCOM-Übertragungen beeinträchtigen. Dies liegt daran, dass die Größe der Partikel mit den Wellenlängen von Frequenzen ab elf Gigahertz vergleichbar ist. Andere SATCOM-Frequenzen, insbesondere solche unterhalb von elf Gigahertz, sind von Rain Fade nicht betroffen, erfordern jedoch große Antennen.
Eine Faustregel für die Konstruktion von SATCOM-Antennenparabolspiegeln lautet: Je größer der Spiegel, desto schwächer sind die Signale, die er empfängt. Da sich einige Satelliten im Weltraum befinden, insbesondere solche in geostationären Umlaufbahnen, können sie sich in einer Höhe zwischen 35.786 Kilometern (22.236 Meilen) und 42.164 Kilometern (26.199 Meilen) über der Erde befinden. Satelliten sind in der Sendeleistung, die sie aufbringen können, begrenzt. Ein Satellit verfügt nur über begrenzten Platz für Triebwerke und Solarpaneele zur Stromerzeugung, während der Start dennoch wirtschaftlich vertretbar bleiben muss. Dieser Kompromiss bedeutet, dass SATCOM-Signale sehr schwach sein können, wenn sie die Erde erreichen.
Eine SATCOM-Terminalantenne muss schwache Signale trotz der vorherrschenden elektromagnetischen Störungen auf der Erde und im Weltraum empfangen können. Diese Anforderung ist vergleichbar mit der Fähigkeit, jemanden aus der Entfernung in einem lauten Raum flüstern zu hören.
Ein weiterer wichtiger Aspekt betrifft den Einsatzort des Terminals und damit der Antenne. Soll das SATCOM-Terminal von Fußtruppen eingesetzt werden, muss es in hohem Maße tragbar sein. Die Reduzierung von Größe, Gewicht und Leistungsaufnahme (SWAP) ist von entscheidender Bedeutung und betrifft das Antennendesign ebenso wie den Rest des Terminals.
Die Begrenzung des Stromverbrauchs auf akzeptable Werte ist ein weiterer wichtiger Aspekt. Soldaten sind möglicherweise in Bezug auf die Batterien, Solarstromanlagen oder Generatoren eingeschränkt, die sie zu Fuß mit sich führen können.
Die Reduzierung von SWAP ist auch bei Satellitenantennen für Fahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge zu berücksichtigen. Auch wenn Kriegsschiffe, einige Militärfahrzeuge und Flugzeuge groß erscheinen mögen, ist der verfügbare Platz auf jeder Plattform knapp, unabhängig von der Antennengröße. Auch Gewicht und Stromverbrauch müssen sorgfältig abgewogen werden. Dies beeinflusst wiederum neben den oben genannten Leistungskriterien auch das Design der Antenne eines SATCOM-Terminals.
An festen Standorten müssen SWAP-Aspekte bei SATCOM-Antennen möglicherweise weniger berücksichtigt werden. Wenn es sich bei den Terminals um permanente oder semipermanente Installationen handelt, sind SWAP-Auflagen möglicherweise weniger dringlich. Dennoch wird SWAP bei Terminals in eingesetzten Einrichtungen wie Feldhauptquartieren eine Rolle spielen. SATCOM-Terminals müssen unter Umständen per Lkw, Bahn, Schiff oder Flugzeug in das Einsatzgebiet und wieder heraus transportiert werden. Aus diesem Grund kann es unerlässlich sein, dass das Terminal und seine Antenne auf einem Anhänger oder in einem Standard-Schiffscontainer untergebracht werden können.
In der Satellitenkommunikation ist ein Trend zur Verwendung von AESA-Antennen (Active Electronically Scanned Array) zur Ausstattung von SATCOM-Terminals zu beobachten.
AESA-Antennen können als flache Paneele konfiguriert werden, die sich leicht an den Oberflächen von Schiffen, Flugzeugen oder Fahrzeugen anbringen lassen. Bei solchen Antennen ist zudem die gesamte Backend-Elektronik in einer einzigen Einheit untergebracht, was dazu beiträgt, die Anforderungen an Größe und Gewicht zu reduzieren.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Antenne ihr Sendesignal elektronisch auf den Satelliten ausrichtet. Dadurch muss die Antenne nicht physisch bewegt werden, sofern sie in die allgemeine Richtung des Satelliten ausgerichtet ist. Ähnlich wie bei den AESA-Antennen im Radarbereich könnten diese Antennen in Zukunft zunehmend zur Unterstützung von SATCOM eingesetzt werden.
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