Parabolantenne

  • Hallo zusammen,


    ich hätte da mal ein paar Fragen die mit dem Apollo-Programm der NASA zusammenhängen und hoffe das Ihr mir ein Stückchen weiterhelfen könnt. Ich möchte hier auch keine Diskussion über pro und Contra der Mondlandungen lostreten. Es geht nur um ein paar Fragen bezüglich der Antennen.


    1) Bei Apollo 15,16 und 17 lief sämtliche Kommunikation über das S-Band bei 2,275 GHz. Nach meiner Rechnung würde das bedeuten, dass der Durchmesser der Sendekeule in Höhe der Erde (384400Km) einen Durchmesser von rund 102835 Km. Was mir jedoch irgendwie zu viel erscheint. gerechnet habe ich folgendes:


    70° x Lambda(2,275GHz) / 0,6m = 15,37° (Öffnungswinkel)


    dann weiter über Dreiecksberechnung:


    a= Keulendurchmesser
    b=c Entfernung Erde-Mond = 384400 Km
    #945;= Öffnungswinkel =15,37°
    __________________
    a = #8730;b² + c² - 2bc * cos(#945;) = 102835 Km


    Ist das Ergebnis von rund 120000 Km der Sendekeule in richtig?


    2) Die Signal vom Mond wurden unter anderem auch von der Bochumer Sternwarte mit ihrem 20m Radioteleskop empfangen. Bis auf den neuen Durchmesser von 20m habe ich dabei dieselben Werte wie in der vorherigen Rechnung eingesetzt und komme dann auf eine Empfangskeule in Höhe des Mondes von 3094 Km. Also fast der Gesamte Monddurchmesser. was aber sicherlich falsch ist.


    Das würde für mich jetzt bedeuten, dass das Radioteleskop der Bochumer Sternwarte nur mittig auf den Mond hätte ausgerichtet werden müssen, um die Signal von dort zu empfangen. Auch die 3094 Km scheinen mir jedoch in Anbetracht der kurzen Entfernung von rund 380.000 Km ebenfalls zu hoch. Ich dachte halt immer, das eine Parabolantenne stärker bündelt bzw. stärker einengt.


    Ich bin jetzt etwas ratlos. Wo liegt mein Denkfehler?


    Ich könnte eine Frage auch anders stellen: Kann man mit einer 20m Parabolantenne aufs Grad genau die Position einer 2,275GHz Signalquelle auf dem Mond lokalisieren?
    [?][?][?][?][?]

  • Hallo schumi0815,


    zuerst etwas Prinzipielles über Richtantennen, in diesem Falle Parabolspiegel:


    die Richtcharakteristik einer Sende-/Empfangsantenne darf man sich nicht als ein geometrisches Dreiecksgebilde vorstellen, es ist vielmehr eine Keule, dazu noch mit mehreren Nebenzipfeln, abhängig von der benutzten Frequenz.


    In der vereinfachten Messpraxis wird die Antenne auf einen weit entfernten Sender ausgerichtet und dann nach links und rechts, bzw. oben und unten, geschwenkt bis die maximale Signalamplitude um 3 dB abgeschwächt erscheint. Der gemessene Winkel zwischen diesen -3 dB Punkten ist laut Konvention der Öffnungswinkel der Antenne.
    Der Maximumpunkt dazwischen ist naturgemäß "unscharf" und so sind Einzelantennen mit vertretbaren Abmessungen für Positionsbestimmungen nur bedingt geeignet.


    Deine Rechenergebnisse sind im Prinzip OK, aber die letzte Frage "Kann man mit einer 20m Parabolantenne aufs Grad genau die Position einer 2,275GHz Signalquelle auf dem Mond lokalisieren?" habe ich nicht ganz verstanden, denn der scheinbare Durchmesser des Mondes beträgt ca. 0,5°.


    Gruß
    Tim

  • Hallo zusammen,
    den Gedanken mit dem Monddurchmesser von 0,5(einem halben Grad) hatte ich auch.
    Da in diesem Frequenzbereich jedes Apollo-Raumschiff gegenüber dem fast stillen Himmelshintergrund deutlich auffälliger war, ist eine soo genaue Positionsbestimmung wohl gar nicht erforderlich. Nimmt man die Landerposition ungefähr auf der Mondmitte an und das Mutterschiff am Mondrand, so ist die Differenz nur 1/4(0,25) Grad, also deutlich unter einem Grad.
    Selbst ein Handy mit 2 Watt Leistung wäre übrigens der bei weitem stärkste Strahler auf dem Mond gegenüber dem Weltraumhintergrund.


    Viele Grüße
    Armin

  • Kann man mit einer 20m Parabolantenne aufs Grad genau die Position einer 2,275GHz Signalquelle auf dem Mond lokalisieren?


    Hallo Schumi0815


    Wenn man in der von Dir bei 1) beschriebenen Formel statt der 60cm die 20m einsetzt kommt man auf einen Öffnungswinkel von etwas kleiner als 1/2 Grad. Dies ist wie von DL4JM erklärt so ungefähr der 3 dB Öffnungswinkel.
    Das heißt mit einer 20m großen Parabolantenne kann man alsso zwei Stück S-Bande-Signale (2,3 GHz oder 13 cm) mit einem Abstand von 1 Grad gut und mit Abstand 0,5 Grad vielleicht gerade so auseinanderhalten. Mutterschiff und Fähre wären nach Rechnung von AS-Fan mit der 20m-Prarbol-Antenne im S-Band nicht trennbar.
    Bei > 10 GHz - also dort wo heute die Fernsehsatelliten liegen ist die Peilschärfe einer 20m Parabol dann ca 4 mal höher, also bei etwas mehr als 0,1 Grad Auflösung.


    Für einzelne Frequenzen kann man im S-Band mit geringerem mechanischen Aufswand als eine bis ca 1,5m messende Parabol-Antenne eine richtschärfere Antenne mit höherem Gewinn z.B. als Yagi-Antenne aufbauen. Diese ist jedoch nur sehr schmnalbandig. Der Parabolspiegel als Reflektor funktioniert jedoch über alle Frequenzen. Somit macht ein Parabol mit 60cm Durchmesser dann Sinn, wenn ich ihn für mehrere/viele Frequenzen nutzen möchte, z.B. wenn ich wie bei den Mondmissionen bei Störungen schnell auf andere Kanäle/Frequenzen wechseln möchte.


    Grüße vom Martin, DH4NWG

  • Hallo zusammen,


    erst einmal besten Dank. Eure Antworten sind sehr hilfreich. Wenn ich das jetzt richtig sehe, liege ich mit meinen 3094 Km Keulendurchmesser (für eine 20m Schüssel) auf dem Mond dann doch wohl nicht sooo falsch. Hilft mir schon ziemlich weiter.


    Ok, das mit dem scheinbaren Durchmesser von 0,5° hätte ich auch selber erkennen können. Asche auf mein Haupt.


    Was ich von hier jetzt mitnehme ist das Wissen, dass man mit einer Parabolantenne durch Rechts- , Links-, Ruf- und Runterschwenk die Mitte der Signalquelle recht genau bestimmen kann. Hat jemand vielleicht noch eine Idee, in welchem m oder Km-Bereich das bei einer Entfernung von 380.000 so ungefähr liegen würde?


    LG Alf

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