Fraunhofer IAF запускает проект BEACON в рамках программы ESA ARTES

13 декабря 2022 г.

Из-за ограниченной полосы пропускания становится все труднее удовлетворить растущую потребность в более высоких скоростях передачи данных в спутниковых системах с очень высокой пропускной способностью. Использование более высоких частот может помочь удовлетворить этот растущий спрос.

W-диапазон (75–110 ГГц) хорошо подходит для приложений спутниковой связи: он не только обеспечивает высокую пропускную способность при использовании на больших высотах и ​​в космосе, но также может значительно увеличить пропускную способность системы, уменьшить количество земных шлюзов. станций и, таким образом, снизить общие системные затраты. Однако на сегодняшний день отсутствует подходящая технология и аппаратное обеспечение для приложений в диапазоне частот W-диапазона.

Таким образом, Институт прикладной физики твердого тела имени Фраунгофера IAF совместно с RPG Radiometer Physics GmbH запустили проект «BEACON — интегрированный активный приемный блок W-диапазона», реализованный в рамках проекта Европейского космического агентства (ЕКА) ARTES (Advanced Исследования в области телекоммуникационных систем) Программа передовых технологий. Партнеры по проекту разрабатывают интегрированный активный входной модуль приема W-диапазона с рабочей частотой 81-86 ГГц, который имеет более низкий уровень шума, чем любой предыдущий модуль усилителя W-диапазона, обеспечивая чрезвычайно высокие скорости передачи данных или передачу данных на большие расстояния через пространство с низким энергопотреблением.

Минимальный шум при высокой пропускной способности данных

Приемный модуль основан на технологии монолитных микроволновых интегральных схем (MMIC) Fraunhofer IAF с чрезвычайно низким уровнем шума. «Фраунгофер IAF проделал огромную работу по развитию mHEMT. [metamorphic high-electron-mobility transistor] за последние годы и приобрела ключевую компетенцию в разработке усилителей с самым низким уровнем шума в мире», — говорит координатор проекта и исследователь доктор Филипп Нейнингер. «Исходя из этого, проект направлен на снижение коэффициента шума до уровня ниже 3,5 дБ и, таким образом, значительно улучшить состояние дел».

Кроме того, приемный модуль предназначен для выделения левой и правой круговой поляризации и их усиления с помощью двух отдельных каналов (LHCP и RHCP), что эффективно удваивает пропускную способность данных.

Основной проблемой в проекте BEACON является новое расположение компонентов на очень небольшой площади модуля. Новый подход включает в себя интеграцию большого количества функций на очень небольшой площади: они включают в себя поляризатор, волноводные переходы к двум отдельным усилителям, два коаксиальных выходных разъема и соответствующую схему постоянного тока. «Сочетание этих характеристик — чрезвычайно низкий уровень шума, две разные поляризации и инновационный массив — обеспечивает огромный технологический прогресс в области компонентов W-диапазона», — говорит Найнингер.

Передача данных W-диапазона из космоса уже испытана

Приемный модуль W-диапазона предназначен для обеспечения малошумящей передачи данных в спутниковой связи в будущем — например, в наноспутнике W-Cube, изображенном на фото.  © Институт Фраунгофера

Лишь в прошлом году впервые из космоса были приняты спутниковые сигналы в диапазоне частот W-диапазона. Наноспутник W-Cube начал свой путь к полярной орбите на борту ракеты Falcon 9 летом 2021 года и с тех пор передает спутниковые сигналы на Землю на частоте 75 ГГц с высоты 500 км. Для этой миссии Fraunhofer IAF уже разработала передающий модуль спутника, а также приемный модуль соответствующей наземной станции.

МАФ

www.iaf.fraunhofer.de/en.html