Grundlagen der Antennentechnik und Satellitenkommunikation

Grundlagen der Schwingungstechnik

Swing-Schaltung: Gedämpfte Schwingungen können komplex sein:

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Elektromagnetische Wellen bestehen aus einem elektrischen Feld und einem Magnetfeld. Die Wellenlänge beschreibt den Raum, den eine Welle während eines vollständigen Zyklus durchläuft (Formel: λ = c / f).

Dipol-Antennen und Polarisation

Ein Halbwellen-Dipol besteht aus zwei symmetrischen Leitern, deren Gesamtlänge der halben Wellenlänge entspricht. Er dient zum Senden oder Empfangen von Signalen.

• Strahlungswiderstand: Der Widerstand des Dipols im Resonanzfall (ca. 75 Ω).
• Polarisation: Die Richtung des elektrischen Feldes der elektromagnetischen Welle. Sie kann horizontal (H), vertikal (V), elliptisch oder zirkular sein.

Technische Parameter der Signalübertragung

Ein Frequenzband umfasst alle Frequenzen zwischen zwei definierten Grenzwerten. Ein TV-Kanal (VHF oder UHF) hat typischerweise eine Bandbreite von 7 oder 8 MHz.

Der Reflexionsfaktor (r) ist das Verhältnis zwischen der reflektierten Spannungswelle (Vr) und der einfallenden Spannungswelle (Vi).

Installation und Windlast

Bei der Montage von TV-Antennen muss die Windlast berücksichtigt werden: Bis 20 m Höhe gilt eine Windgeschwindigkeit von 130 km/h, darüber 150 km/h (Staudruck Pd = ρ · v²/2g, mit ρ = 1,2 kg/m³).

Kabel und Dämpfung

Ein Koaxialkabel besteht aus zwei Leitern (Kupfer oder Aluminium). Die Dämpfung beschreibt den Signalverlust, der entlang einer Leitung auftritt.

Satellitenkommunikation

Die geostationäre Umlaufbahn befindet sich in einer Höhe von 35.806 km. Satelliten nutzen hierbei den Mikrowellenbereich.

• Konverter: Wandelt ein Hochfrequenzsignal in einen niedrigeren Frequenzbereich um.
• Signal-Rausch-Verhältnis (C/N): Ein Maß für die Qualität des Eingangssignals vor der Demodulation.
• Rauschzahl: Sichtbar bei TV-Empfängern oft als „Schnee“ im Bild.

Module einer Satellitenantenne

Ein Satellit besteht aus verschiedenen Modulen:

• Transponder: Verstärkt und konditioniert das Signal für das Versorgungsgebiet.
• Weitere Module: Leistungsmodul, Servicemodul und Antriebsmodul.

Frequenzen und Ausrichtung

Die Frequenzbereiche liegen bei 10,7–12,75 GHz (Satellit zu Erde) und 12,7–14,5 GHz (Erde zu Satellit). Der Azimut ist der Winkel im Uhrzeigersinn vom Norden zur Richtung des Satelliten.

Wellenarten

Man unterscheidet zwischen:

• Direktwellen
• Oberflächenwellen
• Ionosphärenwellen