Transceptor UHF para red cubesats

La pregunta solicita un diseño de un sistema completo y eso es más de lo que puedo responder, sin embargo, he elaborado un cálculo aproximado del presupuesto del enlace para su enlace de banda X del espacio profundo entre la órbita terrestre y la órbita lunar. Puede usar las mismas matemáticas para cada uno de sus enlaces UHF, pero si usa un tipo de antena diferente a un plato, tendrá que buscar las ganancias de sus antenas UHF en otro lugar, la siguiente ecuación se aplica solo a un plato circular.

Para la cuestión del enlace del espacio profundo, podemos hacerlo fácilmente usando las matemáticas explicadas con mucho más detalle en esta respuesta :

• $P_{RX}$: potencia recibida
• $P_{TX}$: potencia transmitida
• $G_{TX}$: Ganancia de la antena transmisora ​​(en comparación con isotrópica)
• $L_{FS}$: "Pérdida de espacio libre" pero realmente$\lambda^2 / r^2$debido a la forma en que se define la ganancia
• $G_{RX}$: Ganancia de la antena receptora (en comparación con isotrópica)

dónde

y

Tenemos diámetros de antena de 0,75 metros a partir de la pregunta y usemos 8 GHz como una frecuencia de banda X típica del espacio profundo.$\lambda = c/f$da 0,0375 metros, y eso hace que la ganancia de cada antena sea de unos 36 dB. La distancia a la luna es de unos 4E+08 metros, por lo que$L_{FS}$es de unos 223 dB, por lo que$G_{TX} - L_{FS} + G_{RX}$alrededor de -151 dB. Eso significa que por cada 1 W de potencia de transmisión habrá 8E-15 W de potencia recibida.

Para una temperatura efectiva del receptor de, digamos, 300 Kelvin, la potencia equivalente de ruido o NEP será de aproximadamente$k_B T \times \Delta f$dónde$k_B$es la constante de Boltzmann que es aproximadamente 1.38E-23 J/K. El ancho de banda requerido será del orden de los bits por segundo, aunque los detalles dependen de los esquemas de codificación y la corrección de errores fuera del alcance de esta respuesta.

Así que con$\Delta f$de 2E+06 Hz obtenemos un NEP de un receptor de 300 K de 8E-15 W, que es sorprendentemente igual a la potencia recibida. Eso hace que la relación señal a ruido$S/N = 1$y de acuerdo con el teorema de Shannon-Hartley, esto sugiere que sí, de hecho, un ancho de banda$BW$de 2 MHz apenas permiten su tasa de datos de 2 Mbit/s con solo 1 vatio de potencia de transmisión.

Si usa 10 vatios en su lugar y todo lo demás es perfecto , debería estar bien.

De ¿ Estoy usando el teorema de Shannon-Hartley y el ruido térmico correctamente aquí? :

dónde$C$es la tasa de datos máxima teórica posible.