Transponder (Satellit)

Ein Transponder auf einem Satelliten empfängt Daten und strahlt sie wieder ab. Zum Beispiel kann eine Erdfunkstelle Datensignale für Fernsehen an einen geostationären Satelliten senden, die dieser zurück auf die Erde schickt. Jede geeignete Satellitenantenne mit Sichtverbindung zum Satelliten kann das Signal empfangen.

Aufbau

Vereinfachtes Blockdiagramm eines Transponders.

Im stark vereinfachten Blockdiagramm arbeitet die Antenne links sowohl als Empfänger (Rx: engl. receive), als auch als Sender (Tx: engl. transmit). Der Orthomode Transducer (OMT) separiert bzw. vereinigt die zwei Polarisationen der Mikrowellenstrahlung, während der Diplexer (DX) die Empfangs- und Sendestrahlung zur Antenne zusammenführt. Die Bandpassfilter begrenzen das Signal. Der Empfänger (RD, engl. Receiver) mit den Mischern bzw. Digital Down Convertern verschiebt die Signale zu tieferen Frequenzen, um die Weiterbearbeitung zu vereinfachen. Vom Eingangs-Demultiplexer (IMUX) aus gelangen sie zur Schaltmatrix (SWM), die die Signale auf die Leistungsverstärker (AMP) verteilt. Als störanfälligstes Glied des Transponders sind Leistungsverstärker hochredundant ausgelegt (beispielsweise 19:16, d. h. 19 Verstärker für 16 Signale). Die Leistungssignale fasst der Ausgangsmultiplexer (OMUX) zusammen und leitet sie an den Diplexer zur Übertragung weiter.

Datenrate

Im Ku-Band beträgt die Bandbreite eines Transponders typischerweise 36 MHz. Damit lässt sich ein analoger Fernsehkanal mit einem Frequenzumfang von ca. 5 MHz übertragen. Die Abschätzung folgt aus der Carson-Formel bei einem Frequenzhub von 10 MHz.

Ein rauschbelasteter Digitalkanal von 36 MHz Bandbreite mit einem Signal/Rauschverhältnis von 10 dB könnte im Idealfall ca. 100 Mbps übertragen. Reale Effektivwerte liegen bei 40 Mbps, entsprechend der Kapazität für 16 einfache Digital-TV Kanäle (ca. 2 Mbps pro Kanal) bzw. 4 HDTV Kanäle (5–8 Mbps pro Kanal).

Ein großer Satellit mit einer elektrischen Leistung von 10 kW kann ca. 50 Transponder betreiben und ca. 500 Fernsehprogramme ausstrahlen. Satellitenanbieter vermieten Transponderkapazitäten für ca. 4000 EUR pro MHz im Monat, entsprechend ca. 2 Millionen € pro Jahr für einen Transponder mit 40 MHz Bandbreite.

Für Übertragungen wie z. B. Liveschaltungen in Nachrichtensendungen werden von Drittanbietern Slots auf Transpondern von etwas älteren oder nicht so populären Satelliten angeboten. Die Kosten für diese Feeds liegen je nach Bandbreite bei ca. 3 € (4,5 MHz-Slot) pro Minute.

Arbeitsweise

Die meisten Transponder arbeiten transparent. Sie empfangen Daten und strahlen sie unmittelbar in einer anderen Frequenz wieder ab. Dafür hat sich im englischen Sprachgebrauch die Ausdrucksweise Bent Pipe eingebürgert. Wie durch ein gekrümmtes Rohr wird der Datenstrom ohne qualitative Veränderung weitergeleitet.

Anders der Regenerativ-Modus. Satelliten empfangen die Daten, demodulieren, decodieren und korrigieren sie, um sie erneut zu codieren und an ausgewählte Empfänger weiterzuleiten.

Weblinks

Die News der letzten Tage

03.02.2023
Quantencomputer
Verschränkte Atome im Innsbrucker Quantennetzwerk
Gefangenen Ionen wurden bisher nur über kurze Distanz im Labor miteinander verschränkt, doch nun haben Teams der Universität Innsbruck zwei Ionen über eine Distanz von 230 Metern Luftlinie miteinander verschränkt.
03.02.2023
Exoplaneten | Biophysik | Astrobiologie
Ein naher, möglicherweise lebensfreundlicher Exoplanet mit Erdmasse
Ein Team von Astronominnenund Astronomen hat einen Exoplaneten von der Masse der Erde entdeckt, der in der habitablen Zone des roten Zwergsterns Wolf 1069 kreist.
02.02.2023
Atomphysik | Geophysik
Sauerstoff in der Hochatmosphäre der Erde
In einer Untersuchung der Zusammensetzung der oberen Atmosphäre der Erde wurde ein erhöhtes Vorkommen von 18O nachgewiesen – einem schwereren Isotop mit 10 anstelle von acht Neutronen wie bei 16O.
01.02.2023
Kometen und Asteroiden
Schlüsseleigenschaften von Asteroiden und Kometen simulieren
Mit Simulationen, die feinere Details modellieren als je zuvor, haben Forscher*innen eine Schlüsselphase bei der Entstehung von Planeten in unserem Sonnensystem modelliert.
02.02.2023
Teilchenphysik | Festkörperphysik | Quantenphysik
Terahertz-Strahlung mit Spinwellen gekoppelt
Ein internationales Forschungsteam hat eine neue Methode zur effizienten Kopplung von Terahertz-Wellen mit deutlich kurzwelligeren, sogenannten Spinwellen entwickelt.
31.01.2023
Satelliten und Sonden | Quantenoptik
Mehr Leistung für die Laserkommunikation im All
Sie fliegen hoch über unseren Köpfen und sind für unsere global vernetzte Welt unabdingbar: Satelliten - Um ihre Daten untereinander sowie mit Bodenstationen auszutauschen, haben sie lange Zeit mit Funkwellen gearbeitet.
26.01.2023
Sterne
Neun neue und exotische Geschöpfe für den Pulsar-Zoo
Neun Millisekunden-Pulsare, die meisten in seltenen und teils ungewöhnlichen Doppelsystemen: Das sind erste Ergebnisse einer gezielten Durchmusterung mit dem MeerKAT-Teleskop in Südafrika.
27.01.2023
Festkörperphysik | Quantenphysik
Erstmals zwei Quantenpunkte gekoppelt
Eine winzig kleine Veränderung bedeutet in der Quantenphysik einen großen Durchbruch: Einem internationalen Forschungsteam aus Bochum und Kopenhagen ist es gelungen, zwei Quantenpunkte in einem Nanochip zu koppeln.
25.01.2023
Teilchenphysik | Elektrodynamik | Quantenoptik
Elektronenpulse mit einer Dauer von nur 53 Attosekunden
Mit ultraschnellen Laserblitzen hat eine Forschungsgruppe in Stuttgart den bisher kürzesten Elektronenpuls erzeugt und gemessen.
26.01.2023
Relativitätstheorie | Quantenphysik | Astrophysik
Ein neuer Ansatz zur Lösung des Rätsels um die Dunkle Energie
Was steckt hinter der Dunklen Energie – und was verbindet sie mit der von Albert Einstein eingeführten kosmologischen Konstanten?
25.01.2023
Thermodynamik | Festkörperphysik | Optik
Neues optisches Beschichtungssystem: Kein Beschlagen und unerwünschte Reflexionen mehr
Optiken, die nicht beschlagen und kaum reflektieren – das ist künftig dank eines neuen optischen Beschichtungssystems möglich.
24.01.2023
Teleskope | Astrophysik | Astrobiologie
James-Webb-Weltraumteleskop identifiziert Herkunft eisiger Bausteine des Lebens
Interstellare Molekülwolken gelten als Wiegen von Planetensystemen: Ein internationales Forschungsteam entdeckt mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops das tiefst gelegene und kälteste Eis, das je in einer solchen Molekülwolke nachgewiesen wurde.