Почему у Спутника-1 было четыре антенны?

Спутник был первым спутником. Она была создана до того, как мы поняли, насколько сложно поддерживать положение спутника, и на самом деле это была очень простая система в целом. 4 антенны обеспечивают всенаправленную диаграмму вещания.

Простейшая форма антенны, диполь , имеет два луча, идущих в противоположных направлениях. Его диаграмма направленности выглядит так:

Если бы направление не было указано на Землю, оно могло бы оказаться нулевым, а это означало бы, что сигнал не мог быть получен. Схема, которую они дали, позволяла спутнику быть в любой ориентации и иметь возможность передавать сигнал в любое место, видимое на земле внизу.

Я думаю, что ответ @PearsonArtPhoto упускает из виду несколько важных моментов.

Из http://www.cs.mcgill.ca/~rwest/link-suggestion/wpcd_2008-09_augmented/wp/s/Sputnik_1.htm

На спутнике были установлены две антенны конструкции Антенной лаборатории ОКБ-1 под руководством М.В.Краюшкина. Каждая антенна состояла из двух хлыстообразных частей: 2,4 и 2,9 метра (7,9 и 9,5 футов) в длину и имела почти сферическую диаграмму направленности, так что звуковые сигналы спутников передавались с одинаковой мощностью во всех направлениях; делая прием передаваемого сигнала независимым от вращения спутника. Хлыстообразные пары антенн напоминали четыре длинных «уса», направленных в одну сторону под углом 35 градусов к продольной оси спутника.

Там было два передатчика, на 20 МГц и 40 МГц . Каждый передатчик был подключен только к одной паре антенн, и это важно. Угол раскрытия между двумя радиаторами в данной паре составляет 70°, что близко к прямому углу! Это означает, что в дальнем поле их поляризация почти перпендикулярна.

Смысл здесь в том, что если две волны имеют ортогональные поляризации, они не будут сильно интерферировать друг с другом. Вы можете (примерно!) сложить их диаграммы направленности алгебраически - ноль одной антенны будет в некоторой степени «заполнен» мощностью другой антенны. Если бы они не были близко перпендикулярны, их нужно было бы добавлять строго как векторы, и это просто привело бы к новым и другим нулевым шаблонам.

Одна пара была подключена к передатчику 20 МГц, другая пара к передатчику 40 МГц. Они имеют длины волн 15 и 7,5 метров соответственно, поэтому диаграммы направленности были бы существенно разными для каждого отдельного элемента пары на каждой частоте. Хотя рисунок на самом деле не был бы сферическим, почти перпендикулярная ориентация двух излучателей в данной паре гарантирует, что ноль одного из них будет иметь тенденцию заполняться другим, а интерференция была сведена к минимуму, что позволяет избежать создания новых нулей. через помехи.

Аналогичная конструкция использовалась и несколькими спутниками NASA Explorer:

вверху: изображение Explorer XVII от НАСА .

вверху: конструкция Vanguard SLV-2 , изображение НАСА отсюда . Пара настоящих диполей, скрещенных под углом 90 градусов с перпендикулярной поляризацией.

вверху: Изображение отсюда - оригинальное изображение пластиковой модели спутника серии Vanguard примерно 1958 года - на этом изображении легче визуализировать диаграмму направленности антенны. Подробнее о моделях Vanguard можно узнать в книге «Космические технологии шестидесятилетней давности: масштаб 1:5 Hawk Project Vanguard Satellite» .

вверху: изображение NASA Vanguard 1 отсюда . Три истинных диполя кажутся взаимно перпендикулярными.