Allgemeiner Überblick über die Leistung der Weltraumkommunikation

Welche Frequenzbänder und allgemeinen Klassen von Antennen werden verwendet, um mit Weltraumfahrzeugen zu kommunizieren?

Wenn wir zum Beispiel einen CubeSat im Orbit um Io platzieren, wie müsste die Antenne beschaffen sein, um effektiv mit der Erde zu kommunizieren und Daten an sie zu senden?

Sie sind ziemlich gut.
@ikrase ja, aber wie tief ist die Weltraumkommunikation? :-)
Der CubeSat im Orbit um Io benötigt eine ziemlich große Antenne, um mehr als eine sehr langsame Datenrate für Uplink und Downlink zu verwenden. Eine Schale, die viel größer ist als der Cubesat selbst.

Antworten (1)

Ich habe Ihre Frage etwas umformuliert in: "Welche Frequenzbänder und welche Antennenauswahl werden für Satelliten verwendet, um Daten durch den Weltraum zu senden? Wenn wir zum Beispiel einen CubeSat in eine Umlaufbahn um Io (den Mond, Jupiter I ), welche Antenne wird am besten verwendet? Welche Übertragungsmethode wird verwendet?".

Um den Großteil Ihrer Frage zur Frequenz zu beantworten: Die Kommunikation im Weltraum ist in der Regel relativ niederfrequent, da sie zusätzlich zu den Verlusten im freien Raum auch mit atmosphärischer Dämpfung (H2O und O2) zu kämpfen hat. Siehe das Diagramm unten.

Atmosphärische Dämpfung von HF-Signalen(Dank an RFCafe für das Teilen ihres Dämpfungsdiagramms)

Daher liegt ein guter Kompromiss zwischen hohen Datenraten und Minimierung zusätzlicher Dämpfung aufgrund atmosphärischer Verluste irgendwo im X-Band oder darunter (< 10 GHz). Ein Beispiel: Die MarCO Cube-Satelliten leiten während EDL bei UHF (300 MHz - 3 GHz) an den InSight Lander weiter, aber die Daten werden über eine X-Band-Antenne mit hoher Verstärkung zurückgeleitet.

Hinzufügen dieser kommentierten Anmerkung des Benutzers uhoh : Sie möchten zu einer höheren Frequenz wechseln, weil (unter Verwendung dieser Link-Budget-Konventionen) für die gleiche Antennengröße der Gewinn steigt, weil die Größe relativ zur Wellenlänge zunimmt und das Strahlungsmuster schmaler und daher intensiver wird am Höhepunkt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein(Dank an NASA JPL für das Teilen ihrer Kunstwerke auf MarCO A und B)

Dies führt zum zweiten Teil Ihrer Frage - welche Art von Antenne? Dies ist eine schwierige Frage. Im Weltraum hoffen wir, Teile mit der geringsten Anzahl beweglicher Objekte zu verwenden und für den Start leicht verstaut zu werden. In den meisten Fällen könnte eine Antenne mit hohem Gewinn ein phasengesteuertes Array sein, wobei der Gewinn von der Anzahl der Elemente abhängt (ein Array mit 30 dB Gewinn benötigt etwa 1000 Elemente und ein Array mit 20 dB Gewinn etwa 100). Es ist einfach in der physischen Verpackung, aber natürlich teuer in der Anzahl der RX/TX-Module pro Element. Im Fall von MarCO verwendeten sie eine Flat-Panel-Reflectarray-Antenne (ein Speisehorn, das für eine hohe Verstärkung in reflektierende Elemente emittiert).

Hier erfährst du mehr über ihre Mission!

Siehe Antworten auf diese zum Weiterlesen:

Ah, ich sollte klarstellen, dass der Verlust von freiem Speicherplatz nicht von der Frequenz abhängt. Das war nicht das, was ich meinte, als es rüberkam. Vielen Dank für den Hinweis auf den zweiten Punkt zur Verstärkung der Frequenz! Ich war immer davon ausgegangen, dass es nur darum geht, weitere Dämpfungen zu minimieren. Ich hoffe, es macht Ihnen nichts aus, dass ich Ihre Klausel zur Antwort mit Credits hinzugefügt habe :)
Danke! Ich sehe, es gab ähnliche Fragen, die Sie zuvor dazu beantwortet haben! :)
Es gibt einen Fehler in der netten Grafik über die atmosphärische Dämpfung. In einer logarithmisch skalierten Achse gibt es keinen Wert 0,000. Der niedrigste Punkt der vertikalen y-Achse ist also 0,0001 und nicht 0,000. Löschen Sie einfach diese Nummer und die Handlung ist in Ordnung.
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