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2.65Gbps Downlink Communications with Polarization Multiplexing in X-Band for Small Earth Observation Satellite
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Comunicações downlink de 2.65 Gbps com multiplexação de polarização em banda X para pequenos satélites de observação da Terra

Tomoki KANEKO, Noriyuki KAWANO, Yuhei NAGAO, Keishi MURAKAMI, Hiromi WATANABE, Makoto MITA, Takahisa TOMODA, Keiichi HIRAKO, Seiko SHIRASAKA, Shinichi NAKASUKA, Hirobumi SAITO, Akira HIROSE

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Resumo:

Este artigo relata nossos novos componentes de comunicação e testes de downlink para atingir 2.65 Gbps utilizando duas polarizações circulares. Desenvolvemos um transmissor de banda X integrado, uma antena dupla de onda polarizada circularmente integrada e uma estação terrestre. No transmissor integrado, otimizamos as condições de polarização do amplificador de alta potência GaN (HPA) para linearizar o desempenho AM-AM. Também projetamos e fabricamos uma antena dupla de onda polarizada circularmente para multiplexação de polarização de baixa diafonia. A antena é composta por uma antena tipo chifre corrugado e um polarizador tipo septo. A antena atinge discriminação de polarização cruzada (XPD) de 37-43dB na banda X alvo. Também modificamos uma antena de estação terrestre existente de 10 m, substituindo seu radiador primário e adicionando um polarizador. Colocamos o polarizador e os Amplificadores de Baixo Ruído (LNAs) em uma câmara criogênica para reduzir o ruído térmico. A temperatura total de ruído do sistema da antena é 58K (máximo) para temperatura física de 18K quando o ângulo de elevação é 90° em um belo dia de inverno. A antena da estação terrestre de onda dupla circularmente polarizada tem 39.0dB/K de ganho - relação de temperatura de ruído do sistema (G/T) e um XPD superior a 37dB. Os sinais downlinked são armazenados em um gravador de dados no local da antena. Posteriormente, decodificamos os sinais usando nosso demodulador de software não em tempo real. Nosso sistema possui eficiência de alta frequência com fator de roll-off α = 0.05 e multiplexação de polarização de 64APSK. Os bits de comunicação por hertz correspondem a 8.41 bits/Hz (2.65 Gbit/315 MHz). O sistema é demonstrado em órbita a bordo do satélite de demonstração de carga útil inovador RAPId (RAPIS-1). O RAPIS-1 foi lançado do Centro Espacial Uchinoura em 19 de janeiro de 2019. Decodificamos 1010 bits de sinais dos canais R e L downlinkados e descobriu que os dados binários downlinked estavam livres de erros. Consequentemente, alcançamos velocidade de comunicação de 2.65 Gbps na banda X para satélites de observação da Terra a 300 Mega símbolos por segundo (Msps) e multiplexação de polarização de 64APSK (taxa de codificação: 4/5) para polarizações circulares direita e esquerda.

Publicação
IEICE TRANSACTIONS on Communications Vol.E104-B No.1 pp.1-12
Data de publicação
2021/01/01
Publicitada
2020/07/01
ISSN online
1745-1345
DOI
10.1587/transcom.2019EBN0009
Tipo de Manuscrito
POSITION PAPER
Categoria
Comunicações via satélite

autores

Tomoki KANEKO
  The University of Tokyo
Noriyuki KAWANO
  Japan Aerospace Exploration Agency
Yuhei NAGAO
  Radrix Co. Ltd.
Keishi MURAKAMI
  Synspective Inc.
Hiromi WATANABE
  Keio University
Makoto MITA
  Japan Aerospace Exploration Agency
Takahisa TOMODA
  Synspective Inc.
Keiichi HIRAKO
  Keio University
Seiko SHIRASAKA
  Keio University
Shinichi NAKASUKA
  The University of Tokyo
Hirobumi SAITO
  Japan Aerospace Exploration Agency
Akira HIROSE
  The University of Tokyo

Palavra-chave