¿Cómo se corresponden los haces de Inmarsat 5 F4 con todas estas antenas y fuentes?

nota: esta es una pregunta @uhoh de estilo antiguo, lo que significa que es un poco larga. En este caso, creo que realmente debe serlo, ya que la pregunta es un poco compleja; Estoy tratando de entender cómo interactúan todos estos componentes.

He incluido muchas imágenes para ahorrar tiempo a los lectores que realizan su propia búsqueda de imágenes.


El artículo de Spaceflight 101 Inmarsat 5-F4 Satellite Overview contiene mucha discusión útil e imágenes excelentes. Dice por ejemplo:

Los cuatro satélites Inmarsat-5 son esencialmente copias al carbón, utilizan la misma plataforma satelital y presentan cargas útiles idénticas. Basado en la plataforma satelital BSS-702HP de Boeing, cada uno pesa alrededor de 6100 kilogramos y alberga 89 transpondedores de banda Ka, que admiten altas velocidades de descarga de usuario de 50 Mbps y enlace ascendente de 5 Mbps.

Creo que puedo llegar a aproximadamente 89 transpondedores de banda Ka sumando todas las bocinas de alimentación dispuestas como matrices de plano focal para los tres reflectores de plato montados lateralmente. Y cuando miro las ilustraciones del satélite completamente desplegado y estimo la geometría, el ancho dividido por la distancia al plato es una proporción similar al diámetro de la tierra dividido por la distancia GEO. Aquí está mi aritmética:

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arriba x2: Foto: Inmarsat de Spaceflight 101 .

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arriba: Recortado, de esto encontrado en Defense Talk .

El problema con mi aritmética es que hay un pequeño plato que se asoma en la parte inferior y no sé qué hacer con él. Si observa la siguiente imagen, parece sugerir un segundo conjunto de 3 platos, con quizás docenas de transpondedores más:

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arriba: Concepto artístico de un satélite Global Xpress. Crédito: Inmarsat. De Vuelo espacial ahora .


Además, el artículo continúa diciendo:

Inmarsat 5-F4 alberga dos aperturas de transmisión y dos de recepción, y seis haces puntuales orientables brindan un alto grado de flexibilidad para responder a las demandas cambiantes y dirigir la capacidad adicional donde se necesita. Los haces puntuales de alta capacidad son alimentados por doce amplificadores de válvulas de ondas viajeras de 130 vatios, mientras que los haces de comunicación normales utilizan repetidores de tubo curvo y TWTA 60:48.

Pregunta 1: Pensé que podría obtener 89 transpondedores contando los cuernos de alimentación en un lado, pero hay sugerencias de que hay una matriz simétrica en el otro lado. ¿Uno es de subida y el otro de bajada? Si no, ¿cómo funciona la aritmética?

Pregunta 2: No veo ninguna evidencia de arreglos en fase (aunque eso no significa que no estén allí), así que me pregunto cómo se generan los seis haces de puntos orientables.

¿Se hace esto a la antigua usanza? ¿Se hace usando cuernos de alimentación movibles y articulados, o tal vez platos basculantes?

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arriba x2: recortado de Spaceflight 101 Boeing imágenes a continuación:

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arriba: Inmarsat 5-F1 (F4 Idéntico) – Foto: Boeing. Del vuelo espacial 101

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arriba: Inmarsat-5 F1 y F2 – Foto: Boeing. Recortado de Spaceflight 101 . ¡La imagen original es enorme!

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arriba: Mapa de cobertura de Inmarsat-5 – Crédito: Inmarsat. De Spacefight 101 .

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arriba: Captura de pantalla de Inmarsat-5: resumen general para el Ártico, agosto de 2014 , anterior a F4, pero que muestra el diseño de haces individuales.

Esta pregunta fue "eliminada por la comunidad♦ el 19 de mayo de 2018 a las 0:09 (RemoveAbandonedQuestions) Esta pregunta se eliminó automáticamente". (debido a cero votos y sin actividad) Lo he vuelto a publicar y ahora estoy haciendo algunas revisiones.

Respuestas (1)

Es posible que la respuesta no sea tan clara como espera, en primer lugar debido a la terminología y luego a las posibilidades de la arquitectura en una carga útil de comunicaciones.

Terminología

Feed = cuerno de alimentación, como has identificado correctamente en la primera foto con números

Haz = un campo de rf coherente. Ha identificado correctamente que podría provenir de una matriz en fase o de otra manera, por lo que ya comprende que un haz no tiene que asociarse 1 a 1 con una alimentación, aunque podría hacerlo.

Antena = generalmente el conjunto general de un reflector y alimentaciones, o solo alimenta si se trata de una antena de radiación directa. Una vez más, una antena podría tener varios haces y varias alimentaciones.

Transpondedor = no está bien definido, pero puede entenderse como una cadena completa de equipos desde la recepción hasta la transmisión o simplemente un amplificador de alta potencia dentro de esa cadena.

Arquitectura

El siguiente diagrama de Satsig es útil como carga útil genérica:Carga útil de banda Ku genérica

Probablemente no se parezca en nada al caso de Inmarsat 5, pero ese no es el punto. Lo importante es que puedes ver que hay:

  • cuatro antenas Rx y cuatro Tx
  • una multitud de caminos a través del sistema debido a las matrices de conmutación
  • veinte amplificadores de alta potencia

En este caso podemos ver que cada uno de los amplificadores de alta potencia tiene algún mapeo para la selección de antenas receptoras y solo una antena transmisora. Cada amplificador de alta potencia también se ha asignado a una subbanda de frecuencia dentro del rango Ku. Cada una de las antenas es de banda ancha. Por último, no podemos ver cuántas fuentes hay por reflector de antena.

Volver a "Transpondedores":

En primer lugar, la cantidad de amplificadores de potencia <> la cantidad de antenas, aunque, como se señaló, no podemos ver el detalle de la bocina de alimentación.

Si tomamos el uso de un transpondedor relacionado con un amplificador de alta potencia, podemos ver que el número de transpondedores parece estar relacionado con el número de bandas de subfrecuencia agregadas en cada antena. Sin embargo, no tiene que ser tan simple, es solo un artefacto del diagrama de ejemplo.

Si tomamos el uso que un transpondedor relaciona con toda la cadena de equipos, la definición inicialmente parece aún más difícil. Si bien podría haber una gran cantidad de rutas posibles, es probable que la cantidad de transpondedores se refiera a la cantidad de rutas que pueden existir juntas al mismo tiempo, por lo que aún podría sumarse a la cantidad de amplificadores de potencia.

Finalmente, a las preguntas

Puedo ver los 8 reflectores en el último piso, tres en una cara este u oeste y quizás otro 1+ en la otra.

P1 Este enlace al sitio web de Inmarsat aquí solo da 89 haces de usuario, no menciona nada sobre 89 transpondedores. Dicho esto, su aritmética para el recuento de bocinas de alimentación parece creíble al coincidir con la cifra de Inmarsat. Tiene razón en que podría haber otras 89 fuentes en la otra cara Este/Oeste, igualmente podría ser que: A) un haz de usuario es unidireccional solamente, B) un haz de usuario es bidireccional a través de cada una de las 89 fuentes C) los haces de usuario bidireccionales han formado por separado caminos de tránsito y recepción en caras E/W opuestas. Creo que solo tenemos que aceptar que no sabemos sobre este aspecto (si ayuda: a menudo tengo que mirar a través de diagramas de bloques de carga útil tratando de averiguar qué está conectado a qué; ¡nada mejor que recibir mejor información por adelantado!)

P2 Tiene razón en que podría haber una matriz en fase, normalmente sugeriría la masa de bocinas de alimentación, pero debido a que su recuento de bocinas de alimentación parece coincidir con el 89, estaría más inclinado a asociar los haces de luz orientables con la parte superior. reflectores de suelo en su lugar. Claramente, hay 8 en lugar de 6, y aparte de suponer que solo 6 tienen un cardán, creo que una vez más tenemos que aceptar que no sabemos hasta que llegue mejor información.

Aparte, normalmente veo a Spaceflight101.com como una buena fuente, aunque por el momento tenemos que aceptar que no entendemos dónde entran los 89 "transpondedores" por el momento. Acepto que podría ser que su terminología limite el uso del término transpondedor a algo más que los TWTA 60:48.

Otros dos pequeños pensamientos que podrían poner la imagen patas arriba:

  1. Puede ayudar con la identificación del haz para hacer coincidir los tamaños de haz puntual en el suelo con sus supuestos tamaños de reflector en el satélite. Por ejemplo, busque cifras publicadas sobre los tamaños de los haces puntuales y compárelos con el mapa de cobertura de haz del usuario que publicó. El primer punto que me viene a la mente es que los puntos orientables bien pueden tener una huella de suelo más grande que los haces de los usuarios, siguiendo los tamaños de los reflectores en mi interpretación.

    1. Miré el enlace Arctic 2014 que agregaste. ¡Esto confunde las cosas al reclamar 216 haces de usuarios, no 89 según el sitio web de Inmarsat!
pd use un motor de búsqueda para buscar "diagrama de transpondedor de satélite" para encontrar muchos más ejemplos de estos
¡Vaya, gracias por el tutorial! De acuerdo, comenzaré una segunda taza de café, volveré a leer mi pregunta (castigo por escribir una tan larga) y luego leeré esto nuevamente. Creo que para la Pregunta 1, la respuesta probablemente sea "sí, un conjunto de 89 es para arriba, el conjunto del otro lado es para abajo". Pero para la Pregunta 2 todavía me quedo sin adivinar. ¿Alguna idea sobre eso?
Re q2: probablemente sean sistemas Harris GDA. Harris fabrica un paquete de antena cardán que se parece mucho a estas fotos. Desafortunadamente, toda la información técnica al respecto parece estar detrás de NDAwalls; buscando a Harris GDA no encontré mucho.
Se trata de un satélite anterior de la serie, pero hay muchos detalles en esta aplicación A de la FCC: license.fcc.gov/myibfs/download.do?attachment_key=-136046
@uhoh Vaya, de alguna manera me perdí las preguntas directas, solo agregué algo ahora, aunque todavía hay muchas incertidumbres.
¡Excelente! Sí, esta es una de mis preguntas largas de 'viejo estilo'. No puedo votar tu respuesta dos veces, pero afortunadamente hay un botón de concesión de recompensas que puedo presionar para mostrar mi gratitud. En cuanto al tema del 8 contra 6, hay un canal de comunicación que olvidamos; el que permite que el autobús y la carga útil hablen con sus dueños.
¡Gracias! Para el enlace de comando/telemetría es posible, aunque tengo la mente abierta al respecto. La práctica típica es usar a) una antena omnidireccional en LEOP yb) una antena de comunicaciones regular mientras está en la estación. Me doy cuenta de que el artículo Arctic/2014 insinúa dos cargas útiles separadas a bordo, por lo que es posible que gran parte del "detalle" se haya omitido.