US-patent US 4253190 A, 1981

US-patent US 4253190 A Sammanfattning
Ett förfarande och system beskrivs för sändning av elektromagnetisk strålning genom att använda en kommunikations spegel belägen mellan ca 100 kilometer och omkring 200 kilometer ovanför marken. Kommunikations spegeln hålls alltså ovanför atmosfären genom trycket från den elektromagnetiska strålning som den speglar, och som är strålade vid kommunikationsspegel genom att en på lämpligt sätt konstruerad sändarantenn på marken. Kommunikations spegel reflekterar kommunikation, såsom radio, radar, eller tv-vågor upp till cirka 1100 kilometer bort när kommunikations spegeln ligger på en höjd av cirka 100 kilometer.

BESKRIVNING

Denna uppfinning gjordes i samband med, eller under, ett kontrakt med Department of Energy.
BAKGRUND TILL UPPFINNINGEN

Denna uppfinning hänför sig till ett kommunikationssystem med användning av en elektromagnetisk reflektor energi eller spegel hålls i yttre rymden genom elektromagnetisk strålning tryck.

Bra icke-kabel TV-mottagning kräver i allmänhet line-of-sight överföring. För att öka line-of-sight intervall, kan en TV-sändning station öka höjden av sin sändarantennen. Men på grund av byggkostnader, vikt, vind och andra faktorer, är begränsad höjden av en TV-antenn. En metod för att öka line-of-sight utbud av TV-mottagning är att lokalisera relästationer för att ta emot TV-signaler med en lång kabel eller line-of-sight sändning från en TV-sändning station och sedan rebroadcast signalerna till TV-apparater i närhet av relästationen.

Att utöka utbudet av TV-mottagning reflektorn spegeln kunde knytas till en jord satellit. Men en jord satellit skulle i allmänhet rör sig i förhållande till jordytan och stanna över horisonten bara för ett par minuter åt gången (ca mindre än 10 minuter när höjden är ungefär mindre än 600 kilometer). Som tillsammans med den dyra kostnaden för uppskjutning av satelliter, gör detta till ett oattraktivt möjlighet. Jordsatelliter, oavsett stationär eller inte, inte kräver energi överförs från jorden för att stanna i omloppsbana.

En stationär jord satellit utrustad med en stor reflektor kommunikations spegel skulle tjäna det önskade syftet. Ges tillräcklig kraft, kan det balk program till tittare ligger nästan var som helst på ungefär hälften av jordens totala yta. För en sådan satellit, är höjden nödvändigtvis cirka 36.000 kilometer. Om våglängden är lika med 2 meter och antennen radie är lika med 1,2 kilometer, då radien av reflektorn kommunikations spegeln måste vara större än cirka 36 kilometer. En spegel av denna storlek skulle behöva sättas samman i omloppsbana.

Dyr och sofistikerad utrustning som krävs för att ta emot signaler från befintliga kommunikationssatelliter. För närvarande dessa reflekterade eller återutsänds signaler så småningom tas emot av TV relästationer för att återsända längs linjen-of-sight till TV-apparater i närheten. Sådana satelliter ligga högre än jordens jonosfären där jonosfärisk störning med signalöverföring från och till jorden hittas. Sådana satelliter fungera med minskad sändningseffektiviteten på grund av de stora avstånden. Så även med satelliter, de flesta tv-tittare i dag kan ta emot endast program strålade dem från en relästation i närheten. I de områden där det inte finns några relästationer, eller där befintliga stationer inte sända program som vissa tittare önskar att ta emot, är oftast omöjligt bra mottagning av önskade program. Dessa svårigheter kan bara undvikas om behovet av lokala relästationer kan elimineras. Det finns också för närvarande saknas ett effektivt medel för over-the-horisonten radar och ett medel för att förläna en hög elektromagnetisk strålningsintensitet till ett brett område på marken.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN

Mot bakgrund av ovanstående är det ett syfte med denna uppfinning är att åstadkomma line-of-sight elektromagnetiska vågor överföring till områden som saknar line-of-sight-sändningar eller markrelästationer.

Det är ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma over-the-horisonten elektromagnetiska vågen transmission utan användning av jorden kretsande satelliter eller långa kablar.

Det är ytterligare ett syfte med denna uppfinning att tillhandahålla ett överföringssystem för att täcka stora områden av jorden med lägre kostnader, lägre effekt, och högre överföringseffektivitet än för jorden kretsande satelliter.

Det är ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla televisionsmottagning över stora områden av jorden väsentligen utan jonosfärisk störning med signalöverföring.

Det är ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma för over-the-horisonten radar och ett medel för att förläna en hög elektromagnetisk strålningsintensitet till ett brett område på marken.

Olika andra ändamål och fördelar kommer att framgå av den följande beskrivningen av en utföringsform av uppfinningen, och de mest nya särdrag kommer att speciellt påpekas i det följande i samband med de bifogade patentkraven. Det skall förstås att olika förändringar i detaljerna, material och arrangemang av delar som häri beskrivits och illustrerats i syfte att förklara hur denna uppfinning kan göras av fackmannen på området utan att avvika från ramen för uppfinningen .

Uppfinningen innefattar ett förfarande och ett system för sändning av elektromagnetisk strålning innefattande att anordna en antenn på jorden, sänder elektromagnetisk strålning, som har en diffraktionstopp och interferensmönster, från nämnda antenn i huvudsak vertikalt uppåt, avyttra en maträtt formad elektromagnetisk strålning reflektor kommunikations spegel, som har en masscentrum ligger under punkten för attack av nämnda överförda elektromagnetisk strålning, på en höjd från ca 100 kilometer till omkring 200 kilometer i huvudsak vertikalt ovanför och orienterad med framsidan nedåt mot nämnda antenn, som uppbär nämnda spegelns vikt genom den elektromagnetiska strålningen kraft som överförs av nämnda antenn , att styra höjden hos spegeln genom att variera intensiteten hos nämnda kraft, och reflektera den elektromagnetiska strålningen eller någon annan elektromagnetisk strålning med nämnda spegel tillbaka mot jorden.

BESKRIVNING AV RITNINGEN
Föreliggande uppfinning illustreras i den bifogade ritningen, vari:

FIKON. 1 är en schematisk vy av ett kommunikationssystem som visar signalöverföringsvägen och en anordning av kommunikationssystemet som konkretiserar denna uppfinning;

FIKON. 2 är en schematisk och perspektivisk vy av reflektorn kommunikations spegeln;

FIKON. 3 är en schematisk och perspektivisk vy av en multipel spegelsystem;

FIKON. 4 är en schematisk vy av en markantennanordning eller matris sammansatt av ingående antenner;

FIKON. 5 är en schematisk vy av en multipel antennsystem för kommunikation mellan olika delar av jorden; och

FIKON. 6 är en schematisk vy av ett over-the-horisonten radarsystemet.
DETALJERAD BESKRIVNING

I det följande ”TV vågen” avses en elektromagnetisk våg i TV eller mikrovågsområdet. I FIG. En tv sänder antenn eller antenngrupp 10 är belägen på jorden 12. TV sändningsutrustning 13 sänder från antennen 10 en TV-våg 14 vertikalt uppåt. Direkt ovanför antennen 10 är en tv-våg reflektor kommunikations spegel eller spegelsystemet 16 på en höjd H ovanför jordens yta. Reflektorn spegel 16 reflekterar den sända vågen 14 som en reflekterad våg 18 längs en siktlinje till antennen av ett hem TV-apparaten 20, som är beläget på ett avstånd L från sändarantennen 10. TV-apparaten kan vara nära eller över horisonten från sändarantennen. Ett hinder 22 såsom berg kan vara mellan TV: n och sändarantennen.

Om reflektorn spegeln 16 är belägen på en höjd H av 100 kilometer ovanför jorden 12 det kommer att vara i direkt bild av någon betraktare på jorden 12 inom ett avstånd L från omkring 1100 kilometer, mätt från sändarantennen 10. Därför är det skulle balk program direkt till tittarna. Om sändarantennen 10 utstrålade cirka 10 eller fler megawatt 14, då den reflekterade signalen 18 skulle vara stark nog att få bakom de flesta av de vanligaste hindren, såsom höga byggnader, och därmed säkerställa god mottagning nästan var som helst inom cirka 1100 kilometer från sändarantennen 10. i allmänhet, en reflektor kommunikations spegel ligger på hög höjd H ovanför jorden 12, skulle vara över horisonten sett från inom en cirkel med radien L≈ (2HRE) 1/2, där RE är radien av jord, under förutsättning att L << RE.

Med en sändarantenn 10 med radien rg ligger på marken, och en reflektor kommunikations spegel 16 med radien ra belägen på en höjd H ovanför marken, kommer åtminstone 84 procent av den effekt som utstrålas av sändarantennen 10 når reflektorn kommunikations spegeln 16 (all makt utstrålade i den första Fresnel Zone) under förutsättning att

ra ≳0.6λh/rg                      (Equation 1)

där λ är TV bäraren våglängd, och reflektorn kommunikations spegeln är belägen på en höjd H över marken. För H = 100 kilometer, λ = en centimeter, och rg = 300 meter, en reflektor kommunikations spegel med en radie ra behövs ≳2 meter, som härrör från ekvation 1.

Reflektorn kommunikation spegel 16 kan göras för att återspegla TV vågor inte en relästation, men direkt till de områden på marken där programmen ska visas. Ett brett spektrum av frekvenser kan vara så reflekteras, ingen ”tuning” av reflektorn kommunikation spegel 16 är nödvändig.

Reflektordelarna kommunikation spegel 16 med radien ra kan bibehållas vid en höjd H enbart genom strålningstrycket 14 som utövas på det av de elektromagnetiska vågorna som den speglar. Det behövs ingen satellit att bära den. Utrustningen 13 kan innefatta organ för att avkänna variationer i höjd av spegeln 16 och för att justera kraften av strålning som överförs för att styra höjden på spegeln 16.

Vid normal förekomst, kommer 10 magawatts av strålning applicera en kraft på cirka 6,67 gram tyngd på en totalreflekterande perfekt plan spegel. Real kommunikations speglar varken perfekt reflekterande eller helt slät. Icke desto mindre, för våglängder av intresse, avvikelser från den ideala fallet kan göras relativt liten, så att om spegeln väger 6,67 gram, kommer det att ”flyta” på den strålnings 14 som träffar den, när strålningen bär något mer än 10 megawatt kraft.

När spegeln är belägen vid eller över 100 kilometer, kommer det att vara över större delen av atmosfären. Vid denna höjd vindtrycket på den är försumbar. Det finns bara två dominerande krafter som verkar på det: strålningstryck och gravitation. Spegeln behöver ingen stel ram: samspelet mellan dessa två krafter kommer att ”spränga” spegeln till önskad (till exempel, paraboliska eller flat tallrik) form, precis som gravitation och vindtryck är kända för att spränga en fallskärm.

Kommunikations spegeln kommer att göras tillräckligt lätt för att flyta på strålningen den speglar. Spegeln kan bestå av en uppsättning parallella ledningar med en 2r diameter, som ligger på ett avstånd d från varandra. När trådarna är parallella med det elektriska fältet i den infallande vågen, är transmissiviteten av en sådan spegel

T≈4 (d / λ) 2 {ln | [0.83exp (2πr / d)] [exp (2πr / d) -1] -1 |} 2 (ekvation 2)

En liknande formel ges i N. Marcuvitz, vågledartyp Handbook (Maple Press Co, York, Pa., 1951).

För X = 2 meter, d = 5 cm, 2r = 10-3 centimeter, ekvation 2 ger en transmissivitet T 12,9%.

Trådarna kommer att absorbera en del av strålningen som faller på dem. Denna energi kommer att värma trådarna. Dock kommer uppvärmningen inte smälta trådarna. En bra ledare kommer att absorbera en fraktion A av den energi som träffar dess yta, där

A = c (πσδ) -1 2D2 / π2 4r2 (ekvation 3)

Här σ är konduktiviteten hos ledaren, c är ljusets hastighet, och för våglängden λ, huden djupet är δ≈ (2π) -1 (CX / μσ) 1/2 där μ är den magnetiska permeabiliteten. När d / λ << 1 då spegeln kan tänkas som en approximativt jämn yta, i vilken en rumsligt enhetlig yta ström ocillating. Svängningarna måste avbryta (1-T) bråkdel av fältenergin bakom spegeln. I verkligheten, naturligtvis, är den nuvarande begränsad till trådarna. Men om d / λ är tillräckligt liten, kommer approximation vara bra. I denna approximation, är den energi som absorberas av spegeln A gånger den energi som reflekteras från spegeln.

En spegel bestående av en uppsättning av parallella trådar skulle fungera. Icke desto mindre är det ofta bättre att ha en spegel tillverkad av två vinkelräta uppsättningar av parallella trådar i en schackbrädes array, varje tråd i den första uppsättningen är vinkelrät mot varje tråd i den andra uppsättningen, och alla kablar som ligger i ytan av spegeln 16 såsom visas i fIG. 2. Varje uppsättning innehåller samma antal trådar och avståndet d mellan trådarna 24 i båda uppsättningarna är densamma. Med andra ord, vi har en spegel 16 tillverkad av ett trådnät (som en skärm) i stället för en uppsättning av parallella trådar. Sådan spegel kan bättre motstå mekaniska påfrestningar, och en vridning av spegeln (med avseende på den inkommande elektriska fältet 14) kan ignoreras, så länge som ytan av spegeln lämnas oförändrad. Som ett exempel på en sådan spegel, betrakta en cirkulär plan trådnät med en spegel radie ra som i FIG. 2. Den totala längden av trådarna behövs för att göra maskorna, när d << ra, är S≈πra 2 (d-2) 2d, så att totalvikten av spegeln är

Fg = πr2 (2πra 2 d-1) ρ (Ekvation 4)

där β är den specifika vikten av trådmaterialet. När (λ = 1 centimeter) d = 7,66 × 10-2 centimeter, 2r = 10-4 centimeter Ra = 2 meter, och trådmaterialet är aluminium, då ρ = 2,70 gram / kubikcentimeter, S≈3.2 × 106 centimeter och FG = 6,95 × 10-2 gram. Således hela spegeln kan stödjas av trycket från 100 kilowatt strålning som reflekteras från spegeln.

Den totala ytan av alla kablar i nätet är B. Om nätet har temperaturen t, och är placerad i yttre rymden, då kraften som strålar ut från den ges av Stefan-Boltzmanns lag:

Wt = (ε) 5,67 × 10-12 (Watts deg-4 cm-2) t4 (B) (Ekvation 5)

Där ε är emissions av trådar ytan. För koppar, ε≈0.15 (något högre för oxiderad yta). Om nödvändigt, kan en alltid öka tätheten av trådar i spegeln (dvs minskning). Detta kommer att öka vikten av en enhet spegelyta. Alternativt kan en minska trådradie, och om 2r≲δ, använda en multipel spegelsystem som består av flera speglar placerade en ovanför den andra (se nedan). Ännu en möjlighet är att använda bandformade trådar snarare än trådar med cirkulärt tvärsnitt. Om tjockleken av banden ≲δ, kan en låg en cirkulär tråd med 2r≳δ på varje band för att öka spegelreflektionsförmåga.

Draghållfastheten hos en aluminiumtråd är ca 1,1 x 106 g / cm ^. Således en aluminiumtråd med 2r = 10-4 cm kan bära 8,64 × 10-3 gram vikt, eller 12% av den totala spegel vikt. Eftersom det nu finns över tiotusen trådar i detta nät, blir det ingen överbelastning av trådarna. Även om en-halv av spegeln skulle dragas i en riktning genom någon oförutsedd kraft tio gånger så stor som vikten av denna halv-spegel, och den andra hälften dras i motsatt riktning med en kraft av samma storlek trådarna skulle i medeltal fortfarande bär mindre än 0,15% av draghållfastheten. Eftersom dessutom trådarna är elastiska, är medelvärdes förväntas.

Meteorer sannolikt inte kommer att vara ett stort problem. Den totala ytan presenteras för en meteor av spegeln är S × 2r. För parametervärden som valts ovan, innebär att endast ≈3.2 × 10-2 kvadratmeter. Om en meteor ändå hitta en tråd kommer tråden att bryta vid träffpunkten, såvida inte kraften längs tråden är mindre än 8,64 × 10-3 gram vikt. Endast en liten del av dessa kommer att vara vinkelrät mot spegelytan. Å andra sidan, finns även en kraft 8,64 × 10-3 gram vikt mycket mindre än vikten av spegeln, och kan uppvägas av en liten bråk tillfällig ökning i kraft som utstrålas från marken.

När parametrarna väljs som ovan (H = 105 meter, λ = 1 centimeter, RA = 2 meter) sedan Eq (1) skulle kräva att rg ≳300 meter. Värdet på rg kan hållas liten på följande sätt.

Istället för att placera en enda spegel till en höjd H ovan mark, är flera parallella speglar placeras där, en bakom den andra på ett avstånd b från varandra. Detta visas i FIG. 3 för tre speglar: 16a, 16b och 16c. Detta är särskilt användbart, om önskas en stor B-värde, eller när 2r tråddiametern är mindre än genomträngningsdjupet δ för strålning, som infaller på spegeln. Som en illustration, anta att δ / r = n som är> 1. När n >> 1, sedan en enda spegel av den ovan angivna typen kommer att överföra det mesta av den strålning som infaller på det, även om enligt ekvation 2, skulle transmissiviteten av spegeln vara liten. Anledningen är att i ekvationerna som Ekvation 2 är trådarna antas vara perfekta ledare, dvs approximerar en rätt resultat genom att sätta δ = 0. Denna uppskattning är en bra endast så länge som δ << 2r. När δ≳2r blir strålningen som läcker genom ledningarna betydande och ökar överförings. För att minska denna överföring, kan man öka r. Om detta är gjort, kommer vikten av spegeln öka proportionellt till r2. Däremot – och detta är vad som föreslås här – man kan lämna tråd radier oförändrad, men placera flera speglar av liknande konstruktion ovanpå varandra. Nu varje enskild spegel kommer fortfarande att ha en stor transmissivitet, men när antalet speglar, n, är sådant att n≳δ / 2r, då kan göras liten transmissiviteten hos spegelsystemet som helhet. Den totala vikten av hela spegelsystemet är i stort sett proportionell mot n (exakt så om alla speglar är identiska). Detta skall jämföras med den tidigare nämnda fallet där den totala vikten var proportionell mot r2 som i sin tur är proportionell mot n2.

I praktiken bör speglarna liknande, men inte identiska med varandra: eftersom mindre strålning når högre liggande speglar, har deras reflexion effektivitet per viktenhet göras högre än för de lägre liggande speglar av spegelsystemet.

Trådarna kan avsättas på tunna trådar av lite ljus höghållfast material, såsom ett polyesterhartsmaterial; exempelvis en polyester av etylen, glykol och tereftalsyra. Sådana material kan uppvisa en specifik vikt avsevärt mindre än den för koppar.

Marken antennen kan vara en följd av parallella ledare, lämpligt fasade för att imitera en paraboloid. Om avståndet mellan intilliggande ledningar är λ, då även närområdet av antennen kommer att skilja sig från en slät paraboloid, avlägset fält kommer inte.

Spegeln kan vara formad så att den är stabil med avseende på horisontell drivande och tippning. Om spegeln har formen av en skål, vänd nedåt, så kommer det att vara stabil med avseende på horisontella förskjutningar ifrån centrum av diffraktionstoppen skapas av sändarantennen på marken. Spegeln kan vara cirkulär, huvudsakligen elliptisk, eller någon annan lämplig konfiguration. Om spegeln förskjuts, t.ex. till vänster, den kraft som utövas på dess högra sida av strålningen kommer att överstiga den som utövas på dess vänstra sida. Denna kraft kommer att ha en horisontell komponent, skjuta skålen tillbaka till centrum. Eventuella svängningar kommer att dämpas av den sällsynta atmosfären runt spegeln. Skulle högre dämpning önskas, kan spegeln sänkas tillfälligt, genom att minska antenn makt, till tätare atmosfär vid tillfällen då vinden finns måttlig. Långsamt förskjuta axel interferensmönstret skapats av markantenn, kommer med samma argument, framkalla en motsvarande förskjutning av den flytande spegel. Således kan dess sido samt vertikal position styras från marken. Stabilitet mot tippning kan försäkras genom att arrangera centrum av massan av spegeln för att ligga under den punkt för angrepp av den resulterande lyftkraften. Kan detta åstadkommas genom att göra omkretsen av skålen tyngre än dess centrum, eller, ännu bättre, genom att hänga en liten vikt från dess periferi på ett sätt med en vikt som hänger från en parchute. I båda fallen kommer den strålning ”spränga” spegeln till dess önskade form, och kommer att hålla det nedåt. Krökningsradier av skålen kommer att bestämma formen av det område där det kommer att utstråla. Det finns ingen anledning att göra alla radier lika: omkretsen av skålen kan vara t.ex. en ellipsoid. Vanligtvis kommer mindre krökningsradie betyda större områden som belyses.

Spegeln form och effektiv radie kan varieras genom att rotera spegeln kring sin axel vid olika vinkelhastigheter. Vinkelhastigheten kan styras från marken genom att rotera polarisationsplanet för den strålning, som infaller på spegeln. Till exempel kan flikarna hängas från kanten eller omkretsen av spegeln som gradvis skulle öppna upp som vinkelhastighetsökningar.

Medan det hänvisas till antennen 10 är placerad ”på jorden,” en kan lätt att inse att det skulle kunna stödjas av ett torn, flygplan, fartyg eller liknande.

Den elektromagnetiska strålning som överförs av antennen 10 kan innefatta mikrovågsugn, radar, TV, kortvåg radio, mellanvåg radio och lång våg radiosändningar, samt strålning av kortare våglängd, såsom synligt ljus. Våglängden hos den elektromagnetiska strålningssignal som sänds ut av spegeln 16 kommer att påverkas av avståndet mellan trådarna på spegeln 16 och eventuellt deras diametrar.

Reflektorn spegel skulle vara anordnad på en höjd under ca 36000 kilometer, vilket är höjden av en stationär kretsbanor parabol. Under cirka 36.000 kilometer behövs strålning kraft för att stödja reflektorn spegeln. Den föredragna höjden är cirka 200 kilometer för storlek och kraft överväganden.

Antennen 10 kan vara en cirkulär skål jordantenn. Emellertid är det i många fall önskvärt att använda inte en cirkulär skål marken antenn, utan snarare en matris med mindre ”komponent” maträtt antenner (poster 10a, 10b, 10c etc, såsom visas i fig. 4) placerade intill varandra längs två raka axlar på marken anordnad i en korsform. Ytterligare ingående antenner kan placeras mellan raderna såsom visas i fig. 4. De ingående antenner behöver inte alla vara cirkulära eller av samma storlek. Dessutom är det för många tillämpningar önskvärt att ha strålningsintensiteten som avges av de mindre ingående antenner varierar till exempel som en Gauss, som en funktion av placeringen av de ingående antenner; i ett xy kartesiskt koordinatsystem, skulle mittpositionen av någon beståndsdel antenn betecknas som (x, y). Intensiteten i den konstituerande antenn sedan ges av produkten av två normalfördelningar, en som en funktion av x med bredd Zx den andra som en funktion av y med bredd Zy (Zx kan väljas att vara lika med Zy).

I vissa fall kan det vara önskvärt att ha en jord antennsystem som består av flera antenner (med varje antenn som består av en eller flera ingående antenner) som lokaliseras på stora avstånd (som är jämförbara till H) från varandra. FIKON. 5 visar en tre-antenn 10, 11a, och 11b system. Sådant arrangemang kommer att tillåta större flexibilitet i att välja den slutliga positionen av spegeln genom att variera intensiteten hos den elektromagnetiska strålning som utstrålas av varje antenn.

I FIG. 5, betyder varje antenn 10, 11a, och 11b inte behöva sända elektromagnetisk strålning av samma våglängd. Således flera TV-kanaler av information kan överföras. En reflektor kommunikation spegel 16 kan vara utformad så att vissa delar eller segment av spegeln skulle återspegla elektromagnetisk strålning av vissa våglängder bättre än andra våglängder. Till exempel kan en spegel vara konstruerad med tre hörn på sådant sätt att varje hörn skulle återspegla mikrovågor ter och centrum av spegeln skulle återspegla längre våglängder bästa. Också, med hänvisning till FIG. 4, kan varje beståndsdel antenn såsom 10a sända på flera olika frekvenser. Med hänvisning till FIG. 5, intensiteten hos den utsända strålningen från var och en av de tre antennerna 10, 11a, och 11b kan väljas så att de tre antennerna agera inte bara för att överföra elektromagnetisk strålning till en önskad punkt 20, utan även för att stödja spegeln 16. Såsom ett alternativet, intensiteten hos den elektromagnetiska strålningen hos antennen 10 direkt under spegeln 16, i fIG. 5, kan väljas för att vara mycket större än intensiteten hos den två andra antenner, 11a och 11b. Således den elektromagnetiska strålningen från antennen direkt under spegeln skulle användas främst för att stödja spegeln medan de önskade informationssignalerna skulle komma från andra antenner, som reflekteras av spegeln 16 till den önskade punkten 20.

En över horisonten radarsystemet avbildas i FIG. 6. I detta system reflektorn spegeln 16 är uppburen enbart av antennen 10. Den elektromagnetiska strålningen 14 från antennen 10 är mycket större än någon annan strålning, som infaller på spegeln 16. Ett flygplan 26 utsänder en radarsignal utmed väg 28 som reflekteras av spegeln 16, och den reflekterade signalen utmed väg 30 slår en rikt 32. radar~~POS=TRUNC reflekteras av målet 32 utmed väg 30 för att återigen slå spegeln 16 som slutligen reflekteras tillbaka utmed väg 28 till en mottagningsstation belägen på flygplanet 26 . Naturligtvis är det underförstått att radarsignalen kan sändas ut och tas emot från en punkt nära antennen 10.

Reflektorn spegeln kan hållas flytande av strålningstryck på lägre höjd än där satilites i allmänhet belägna. I synnerhet kan det hållas under större delen av jonosfären, så att jonosfären inblandning med signalöverföring kan väsentligen elimineras. Närheten till jorden tillåter högre överföringseffektiviteten från jorden till spegeln och tillbaka.

Om markantenn avger tillräckligt hög strålning och om kommunikations spegeln är tillräckligt stor, strålningsintensiteten som reflekteras från spegeln kan nå farliga nivåer på marken. Om detta inte önskas, kan faran elimineras genom att begränsa spegelns radie. Således spegeln kan göras helt säker. Egentligen kommer strålningen från en rätt utformad spegel vara miljömässigt ännu säkrare än strålningen emited av det stora antalet relästationer som nu används. De närfält de befintliga relästationer kan vara farligt, medan närområdet av kommunikations spegeln ligger långt ifrån alla människans livsmiljö och är därför ofarliga. Å andra sidan kan det bortre fältet av spegeln vara utformad för att anta i huvudsak mest önskade värdet på marken.

För att inleda spegeln, kan den placeras på en ram eller i en behållare under det att den lyfts upp av en ballong eller serie av ballonger genom de lägsta skikten av atmosfären. Detta kommer att ge skydd mot de krafter som på grund av vinden. Som ballongen stiger, minskar luftdensitet och, följaktligen, så ökar den kraft som utövas av vinden på spegeln (eller dess behållare). Vid något höjd (en del av) kan frigöras ramen eller behållaren och den återstående lättare belastning höjas ytterligare. Ramen eller behållaren kan släppas i flera steg. Så småningom är spegeln frigörs och den slutliga positioneringen sker genom att variera strålningstrycket från marken.

 

Citat från patent
citerade patent Registreringsdatum Publiceringsdatum Sökande Titel
US3150363 * 18 jun 1962 22 sep 1964 Ryan Aeronautical Co Spach vehicle decoy discrimination system
US3151325 * 10 aug 1960 29 sep 1964 Bell Telephone Labor Inc Artificial scattering elements for use as reflectors in space communication systems
US3169245 * 15 maj 1959 9 feb 1965 Bell Telephone Labor Inc Passive repeaters for satellite communication systems

 

Hänvisningar finns i följande patent
citeras i Registreringsdatum Publiceringsdatum Sökande Titel
US4704732 * 21 mar 1986 3 nov 1987 Csonka Paul L Metod att suspendera en plattform för kommunikation och observation hålls på hög höjd genom atmosfärisk molekylmomentöverföring
US5041834 * 17 maj 1990 20 aug 1991 Apti, Inc. Artificiell jonosfärisk spegel som består av ett plasmaskikt som kan lutas
US5949594 * 2 dec 1997 7 sep 1999 Iglseder; Heinrich Process for the generation of information in space
US6179250 10 feb 1999 30 jan 2001 Laurence Waters Air and Space fordonsfram-drivnings-system
US6404399 * 11 jul 2000 11 jun 2002 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Radar antenna
US8536501 * 22 okt 2003 17 sep 2013 The Boeing Company Virtually attached node
US20050096800 * 22 okt 2003 5 maj 2005 Minas Tanielian Virtuality attached node
US20070215946 * 10 mar 2007 20 sep 2007 Bernard John Eastlund Bredband kommunika-tionssystem via reflektion från artificiella joniserade plasmamönster i atmosfären
DE10243695B4 * 20 sep 2002 22 dec 2005 Ikoda Gmbh Passives Repeatersystem zur Funkkommunikation für Gebäude und andere Baulichkeiten, die eine hohe Dämpfung oder Abschirmung von elektromagnetischen Wellen zur Funkkommunikation aufweisen
WO2000047472A2 10 feb 2000 17 aug 2000 Waters Laurence G Air and space vehicle propulsion system
WO2014062096A1 * 16 okt 2013 24 apr 2014 Boris Mikhailovich Solodov Method for levitating an aircraft

 

Klassificeringar
USA-klassificering 455/12.1, 244/62, 343/757, 342/356, 342/367
Internationell klassificering H01Q1/28, H01Q15/14, B64G1/10, B64G1/40
Kooperativ klassning B64G1/1007, H01Q1/28, B64G1/407, H01Q15/14
Europeisk klassificering B64G1/40F, H01Q1/28, H01Q15/14, B64G1/10A

 

 

 

Annonser