Nachrichtenübertragung über Satelliten

Seit dem Start von Sputnik I (1957) sind Tausende von Satelliten in Umlaufbahnen um die Erde oder andere Himmelskdrper gebracht worden. Sie haben vielfaltige Aufgaben:

Nach den Keplerschen Gesetzen ist die allgemeine Bahnkurve eines erdumlaufenden Satelliten eine Ellipse, in deren einem Brennpunkt die Erde steht. Die Bahnebene, in der eine Bahnkurve liegt, muß stets durch den Massenmittelpunkt der Erde gehen. Die Bahn hat einen erdnächsten Punkt (Perigäum) und einen erdfernsten Punkt (Apogäum).

Die terrestrische Richtfunktechnik stellt leistungsfähige Übertragungswege im GHz-Bereich zwischen Endpunkten mit Sichtverbindung zur Verfügung. Wollte man eine solche Richtfunkverbindung z. B. zwischen USA und Europa einriehten, so wären wegen der Erdkrümmung etwa 100 Relaisstellen auf schwimmenden Plattformen (ca. 60 m hohe Türme) oder eine Relaisstelle in der Mitte des Atlantik auf der Spitze eines 1000 km hohen Turmes notwendig. Schon 1945 hat Clarke vorgeschlagen, an Stelle solcher utopischer Türme hochfliegende Satelliten als Relaisstellen einzusetzen [21–1].

Die zu übertragenden Femsprechkanale werden heute noch überwiegend als TF-Bündel (Frequenzmultiplex; frequency division multiplex, FDM) in der Erdefunkstelle angeliefert, vgl. Bild 2–20. Ein Träger wird durch das TF-Signal in seiner Frequenz moduliert (frequency modulation, FM). Mehrere Erdefunkstellen senden jeweils einen oder mehrere derartige Träger verschiedener Frequenz, um einen Satellitentransponder im FDMA (vgl. 2.8) auszunutzen.

Damit die grundlegende Systemgleichung (2–35) bei Satelliten mit kleiner Sendeleistung und mit maBig bündelnden Antennen in beiden Übertragungsrichtungen bei Breitbandübertragung erfüllt werden kann, muß die Erdefunkstelle wesentliche Beiträge leisten: Große „Güte“ G/T für die Abwärtsstrecke und große Sendeleistung bzw. besser gesagt große EIRP — s. Gl. (2–33) — für die Aufwärtsstrecke. Es ergibt sich die klassische Auslegimg der großen Erdefunkstellen im INTELSAT-Netz, die sich besonders durch die sehr große und exakt nachführbare Antenne, durch den (evtl. gekühlten) rauscharmen Vorverstarker und durch den Leistungsverstärker von einer Endstelle einer terrestrischen Richtfunkstrecke unterscheiden. Das Block-schaltbild einer solchen Erdefunkstelle (Bild 5–1) gibt uns drei Schwerpunkte, mit denen wir uns im vorliegenden Kapitel befassen müssen: Antenne, Empfangszug und Sendezug.

Die Nutzlast eines Nachrichtensatelliten umfaßt zunachst Antennen und Transponder. Im weiteren Sinne können wir auch die Fernmeß- und Femsteuereinrichtungen und die Stromversorgung dazurechnen.

Gemessen am Stand der Technik sollen zu übertragende Signale durch das System möglichst wenig beeinträchtigt oder verfälscht werden.

In [33–2] ist die Literatur zu diesem Kapitel zusammengefaßt.

Verfolgt man die Entwicklung der Nachrichtensatelliten hinsichtlich ihrer Anzahl, Masse, Leistung und Lebensdauer über die letzten zwanzig Jahre, so lassen sich aus den Steigerungsraten für die verschiedenen Kennwerte Trends für die Entwicklung in der Zukunft ableiten.