Mobiltelefonie und Starlink: Physikfrage
 

Hallo!

Ich bin kein Physiker, versuche aber den Themenkomplex mobile Telefonie in Verbindung mit der neusten StarLink-Technologie des Herrn Musk zu verstehen. Geplant ist, dass ein Smartphone über das 2GHz Band mit einem Startlink-Satelliten direkt Verbindung aufbaut.

Ich frage mich, wie das gehen soll mit einer max. Leistung von 3 Watt, die ein normales Smartphone liefern kann? (ohne Hilfe einer externen Antenne in Schüsselform)

Die Satelliten sollen in einer Höhe zw. 540 bis 570 km den Erball umrunden. Bei 3 Watt Leistung kommt doch kaum was in 550km Entfernung an.

Zweite Frage: Verstehe ich das richtig, dass ein EM-Signal mit jeder Verdoppelung der Distanz von der Sendequelle, ¾ seiner Leistung verliert?

Würde mich über eure Beiträge sehr freuen.

LG.

Rob.

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Hallo, willkommen im Forum!

Was ich so lese, sollen die Satelliten mit 25 m² großen Phased-Array Antennen ausgestattet sein. Damit kann man das Signal des Smartphones wohl auffangen, und im Downlink würde die Antenne gerichtet senden und damit mehr Leistung ans Smartphone bringen.

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Hallo und Danke für die Begrüßung!

Dass die Satelliten genügend Power haben um die Erdoberfläche mit ihren Signalen zu erreichen, das stelle ich nicht Frage.
Es geht um die umgekehrte Richtung. Es ist eine spannende Frage ob eine Phased-Arrey-Antenne im Smartphone mehr Leistung bringen kann als eine herkömmliche.

Frage: Weißt du auf welchem Prinzip eine Phased-Arrey-Antenne aufbaut? Ich meine, wie wird die
Steuerbarkeit und Bündelung des Signals erreicht? Ich kann mir nur vorstellen, dass das gleiche Signal Zeit verschoben durch mehrere Antennen gesendet wird um die gewünschte Richtung und sogar Strahl-Effekt zu erreichen. Aber wissen tue ich das nicht.

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Die Smartphones haben nur normale Antennen. Deswegen braucht man die 25 m² Antennenfläche auf dem Satelliten.
So ist es. Aber das wird auch bei Wikipedia erklärt.

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Die Technologie des "Beamformings" wird schon seit einiger Zeit beim WLAN und 5G Mobilfunk angewendet:

https://www.golem.de/news/im-maschin...-165092-4.html

https://www.telekom.com/de/blog/netz...bilfunk-570522

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Laut Wiki war die erste Generation der Starlink-Satelliten 110 cm × 70 cm × 70 cm groß und wog etwa 400kg.
Ich weiß nicht, wo die 25m ² Antennenfläche herkommen sollten.
Der Solar-Segel ist groß aber die Antennen selbst laut Fotos auf der Starlink Homepage nicht größer als das Satellit selbst.

Die Kommunikation vom Satelliten zur Erde wird in Leser-Beam-Technologie bewerkstelligt.
Mit einer Stationären Antenne am Boden ist das kein Problem,
aber wie das mobile Telefonieren damit funktionieren soll ist mir ein Rätsel.

Was das Upstream angeht:
Nach langem Suchen habe ich die Info von O2 gefunden, dass UMTS Handyfunktion bei ca. 50 pW/m² (Picowatt) gewährleistet ist.
Ausgeschrieben = 0,000 000 000 050 Watt/m2

Ich kann mir mit meinem Laienhaften Verstand eine Kommunikation von Smartphone zu Satellit beim besten Willen nicht vorstellen.
Beachtet bitte folgendes:
Angenommen wir messen 1m entfernt von einer Sendequelle (Smartphone) ein 1 Watt starkes Signal,
dann ist dieses Signal nach ca. 524 km nur noch 14 Picowatt ‚stark‘.
Somit wäre eine Kommunikation von Smartphone zu Satellit scheinbar im Rahmen des möglichen.

Bedenkt aber bitte, dass wir das Signal erst bei 1m Entfernung gemessen haben (der Einfachheit halber für die Berechnung).
Am Gerät selbst wäre das Signal hundertfach stärker.

Ich habe gerade ein kleines Experiment mit meinem Smartphone gemacht.
Mit dem Messgerät direkt am Smartphone messe ich ca. 1 Watt/m2 in der Verbindungsphase.
In 1m Entfernung kann ich nur ca. 2 mW/m2 in der Verbindungsphase messen. (Tja, so ist halt die wunderbare Welt der elektromagnetischer Felder.)
Lyncht mich bitte nicht wenn ich Unsinn geschrieben habe.
Wie gesagt, ich bin kein Physiker.

PS:
Übrigens die neuen 5G Smartphones verfügen über eine Phased-Arrey-Antenne.
Wenn ich mich recht erinnere sind es ganze 11 Mini-Antennen in einem 5G Smartphone verbaut.

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14pW an 50 Ohm entsprechen 16uV. Empfänger in diesen Frequenzbereich weisen eines Empfindlichkeit unter 1uV auf.

Großen Einfluß auf die Reichweite hat die Luftfeuchtigkeit (Wolken,Schneefall und Regen).

Wer hat noch nicht erlebt, dass bei Starkregen der SAT-Empfang abreißt.

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Aus der zweiten Generation. Siehe Wikipedia und die darin verlinkten Artikel.

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Stimmt, ca. 25m² wird die Antenne groß sein.
Mich würde interessieren, wo die Grenzen einer solchen Antenne liegen,
sprich, was müsste das Powerminimum eines Signales sein,
um mobile Kommunikation zw. einem Smartphone und einem Starlink-Satellitengewährleisten zu können.
Hat jemand eine Vorstellung?

Eins ist klar, um ein Signal im zweistelligen Picowattbereich in dieser Höhe empfangen zu können,
müsste ein Smartphone mehrere Hundert Watt Sendeleistung haben.
Das ist nicht realisierbar.
Es kommt also auf die Antennen-Technik an.
Wie gesagt, mich interessiert es, wie hoch empfindlich die Starlink-Antenen theoretisch sein müssten,
damit mobile Kommunikation möglich ist.

Danke für eure Beiträge soweit!

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Eine Antenne mit hohem Gewinn ist sowohl fürs Senden als auch fürs Empfangen von Vorteil. Das kleinste nutzbare Signal hängt vom Rauschen des Empfängers ab.

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Sign...erh%C3%A4ltnis

Das Rauschen ist umso geringer je niedriger die Temperatur des Empfänger ist. Niedrige Temperaturen sind im Weltraum leichter als auf der Erde zu erreichen.