(1) Derzeitiger Stand von Wissenschaft und Technik: Niedrigfliegende (LEO) Satelliten benötigen sowohl für die Kommandierung (TT&C) als auch für viele Anwendungen, wie z.B. die Erdbeobachtung, Datenverbindungen mit möglichst langen Kontaktzeiten. Typisch sind täglich zwischen zwei und vier Kontakten für jeweils ca. 10 min. mit einer Bodenstation. Lange Kontaktzeiten für niedrigfliegende Satelliten könnten sehr elegant durch GEO Datenrelais realisiert werden, wodurch kein kostspieliges weltweites Bodenstationsnetzwerk mehr unterhalten werden müsste. Eine eventuell durch Redundanz gesicherte Bodenstation wäre zur Übermittlung der Daten ausreichend. (2) Zielsetzung der Untersuchung: In diesem Vorhaben sollten neuartige, bandbreiteneffizientere und zugleich weniger störanfällige Übertragungsverfahren für nieder- und hochratige GEO Datenrelais entwickelt und demonstriert werden, die gleichzeitig mehrere LEO Satelliten unterstützen. Für den hochratigen, unidirektionalen Download von Daten sollte eine Multibeam-Empfangsantenne entwickelt werden. Durch ihre individuell, elektronisch nachführbaren Beams sollen Daten von verschiedenen LEO Satelliten gleichzeitig empfangen werden. Neben der Antenne, die aus einem Reflektor und einem über eine MEMS Schaltmatrix gesteuertes Feed-Array besteht, musste ein Empfangsmodul entwickelt werden, um die Empfangssignale aus dem Ka-Band in die 70 MHz Zwischenfrequenzebene zur Weiterverarbeitung im digitalen Beamforming-Modul umzusetzen und für die folgende Digitalisierung aufzubereiten. Die Dokumentation der Entwicklung des Empfangsmoduls für einen Demonstrator bei der SINTEC Microwave Systems GmbH ist Gegenstand des vorliegenden Schlussberichts. Die Entwicklungen auf den anderen Gebieten in diesem Vorhaben sind in den Schlussberichten der Projektpartner dokumentiert. (3) Methode: Entwicklung und Aufbau von Empfängern zur Umsetzung des Nutzsignals aus dem Ka-Band in die ZF-Ebene unter Berücksichtigung eines späteren Einsatzes im Weltraum (Hardware Entwicklung). (4) Ergebnis: Im vorliegenden Projekt wurde ein Demonstrator für ein geostationäres Datenrelais für niedrigfliegende Satelliten aufgebaut. Eine Datenübertragung unter Verwendung des Demonstrators mit den neu entwickelten kanaladaptiven Übertragungsverfahren konnte erfolgreich durchgeführt werden. Die SINTEC Microwave Systems GmbH hat dabei Ka-Band Doppel-Superhet-Empfänger zur Umsetzung des Nutzsignals aus dem Ka-Band in die ZF-Ebene erfolgreich entworfen und aufgebaut. Zusätzlich wurde bei SINTEC noch ein MEMS Steuerungsboard zur Umsetzung der Logikpegel der Beamforming Unit in Hochspannungspegel für die MEMS Schalter entwickelt und aufgebaut. (5) Schlussfolgerung / Anwendungsmöglichkeiten Die Ergebnisse dieses Vorhabens bilden die Grundlage für die bereits gestarteten Vorhaben GeReLEO-MODULOS (Förderkennzeichen 50YB1210) und GeReLEO-SMART (Förderkennzeichen 50YB1217).

    (1) State of scientific and technical knowledge: As the amount of data acquired by single low-earth-orbit (LEO) satellites has significantly grown in the recent years it is more and more difficult to download all the gathered data. The main problem is the relatively short span of time (typically ∼ 10 min.) during which a given earth station can maintain contact to a passing LEO satellite and download all its data. One of the possible solutions to this problem is the utilization of a satellite in the geosynchronous-earth orbit (GEO) to redirect high data rate LEO signals to a ground station. (2) Aim of investigation: In this project new bandwidth efficient and less interference-prone transmission schemes for low and high data rate GEO data relays should be developed and demonstrated Multiple LEO satellites should be supported simultaneously. A Multibeam-Receive-Antenna for the high data rate download link of should be developed. To track different LEO satellites the antenna beams should be individual steerable. The antenna consists of a reflector and a MEMS switch matrix for the feed array. In addition a receiver to convert the Ka-Band receive signal into 70 MHz IF-band for the digital Beamforming. Unit should be developed The SINTEC Schlussbericht GeReLEO contains the documentation of the receiver development for the demonstrator. Other progress done in this project is reported in the final reports of the project partners. (3) Method: Development and realisation of receivers to convert Ka Band signals to 70 MHz IF band (hardware development). Technology to be used in space later on should be considered. (4) Results: A demonstrator for a geostationary data relay for low earth orbit satellites has been developed. Data transmission by use of demonstrator and adaptive transmission schemes has been performed successfully. SINTEC Microwave Systems GmbH has successfully developed a Ka-Band Double-Superhet-Receiver for the demonstrator. In addition a MEMS Controlboard has been realised by SINTEC to convert logic signals from the Beamforming Unit to high voltage signals for MEMS switches. (5) Applications: GeReLEO-MODULOS (Förderkennzeichen 50YB1210) and GeReLEO-SMART (Förderkennzeichen 50YB1217) will be based on the results of this project. Both new projects have already been started in 2012.


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    Titel :

    GeReLEO - GEO Datenrelais für niedrigfliegende Satelliten. Schlussbericht


    Beteiligte:
    Brück, Martin (Autor:in) / Stemmann, Daniel (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2013


    Format / Umfang :

    46 Seiten, Bilder, Tabellen, 1 Quelle


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch