Wie kommuniziert ein Cube-Sat mit einer Bodenstation mit einer 1-W-Antenne?

So funktioniert es, aber zuerst ein paar Fakten: -

• Laut dieser Quelle ist die häufigste Übertragungsfrequenz 437 MHz
• Antennengewinn$^1$für eine 1m Schüssel ist ca$0.5\cdot\dfrac{(\pi D)^2}{\lambda^2}$und bei 437 MHz$\lambda$beträgt etwa 0,69 Meter und die Verstärkung beträgt etwa 10 und in dB sind dies ebenfalls 10 dB

Verbindungsverlust vom Satelliten zur Erde ist: -

32,5dB +20log$_{10}$(MHz) + 20log20log$_{10}$(km)

Dies wird aus den Friis-Gleichungen für Freiraumübertragung abgeleitet. Bei 250 km und 437 MHz beträgt die Verbindungsdämpfung 32,5 dB + 52,8 dB + 47,5 dB = 133 dB. Mit anderen Worten, die Leistung, die die Empfangsantenne erreicht, ist 133 dB niedriger als die gesendete Leistung. Wenn 1 W gesendet wird (30 dBm), erwarten Sie einen Empfangsleistungspegel von -103 dBm.

Da es sich um eine Schüssel mit einem Antennengewinn von 10 dB handeln kann$^1$, die empfangene Leistung könnte 10 dB höher sein, aber wie viel Signal wird benötigt, um empfangen zu werden?

Welche Bandbreite/Datenrate hat das empfangene Signal? Nehmen Sie 100 kbps an (ich habe keine Ahnung, was es ist, aber hier geht es trotzdem!). Die von einem Empfänger benötigte Leistung zur Vermeidung hoher Bitfehlerraten bei normalen Umgebungstemperaturen beträgt: -

-154 dBm + 10log$_{10}$(Datenrate) und bei 100kbps sind das -104 dBm - schön zufällig eh!

Nun, es ist ein bisschen schlimmer als das, weil alle möglichen Dinge so realistisch stören können, dass Sie weitere 10 oder 20 dB mehr Empfangsleistung sehen möchten ODER vielleicht beträgt die Datenrate nur 10 kbps. Bei 10kbps kann die benötigte Empfangsleistung um 10dB niedriger bei -114dBm liegen und das ist auch ohne Parabolspiegel am Satelliten machbar. Es geht auch von einem Dipol mit geringer Verstärkung als Empfänger aus, aber es gibt keinen Grund, warum Sie keine Schüssel verwenden sollten, wenn der Satellit geostationär ist. Sie erhalten einige Vorteile, wenn Sie dies tun; Erstens ist die empfangene Verstärkung höher und zweitens sammelt die Schüssel Strom aus dem Weltraum und der Hintergrundpegel ist viel niedriger, weil der Weltraum kalt ist. Dies würde die Gleichung unmittelbar über diesem Absatz viel nachsichtiger gegenüber dem Empfänger machen.

BEARBEITET, um das negative Vorzeichen vor ein paar dBm-Zahlen zu setzen !!!

$^1$Ich sehe nur, ob es ein Gericht braucht, also dachte ich, ich würde die Berechnung im Voraus verhindern.