Diseño preliminar de antena para plataformas de sistemas DCS satelitales

• Autores: Ciafardini, Juan Pablo; Juárez, José María; Carlotto, Jorge Adrián
• Año de publicación: 2021
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: documento de conferencia
• Materia: Ingeniería; Satélite; Antena transmisora; Data Collection Platforms; Data Collection System
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

Un sistema DCS (Data Collection System) satelital es utilizado en la recolección de datos adquiridos por plataformas autónomas DCP (Data Collection Platforms) fijas o móviles distribuidas globalmente. Éstas pueden encontrarse en la superficie terrestre, sobre boyas en los océanos y ríos, en globos, entre otros. Los datos recolectados generalmente se corresponden con medidas de las variables medioambientales de la plataforma. Consideramos para este trabajo sistemas que utilizan satélites de órbita baja. El DCS argentino, cuyo primer receptor voló en la misión SAC-D de la CoNAE (Comisión Nacional de Actividades Espaciales) fue concebido para recibir al menos un mensaje por día de plataformas distribuidas sobre la superficie del territorio nacional, aunque también podía utilizarse para recibir los datos adquiridos por una DCP ubicada en cualquier parte del planeta. La próxima misión satelital SABIAMar tiene previsto como uno de sus instrumentos secundarios un receptor del sistema. El DCS está integrado por tres segmentos: el espacial, las plataformas y el segmento terrestre. El segmento espacial lo conforman todos los componentes que están a bordo de los satélites como es el receptor con su correspondiente antena. La banda de frecuencia utilizada por estos sistemas se encuentra en 401MHz. Las DCP transmiten un mensaje a intervalos prefijados, sin ningún tipo de interrogación por parte del satélite y sin ningún tipo de coordinación entre sí. Los mensajes se separan temporalmente debido a la elección de diferentes períodos de repetición en las plataformas y en frecuencia debido a los diferentes corrimientos por efecto Doppler. Estos mensajes son recibidos y procesados en vuelo, luego almacenados y, finalmente, transmitidos a la estación terrena. Allí los datos son clasificados y distribuidos a los usuarios de ciencia. A bordo del satélite, en la mayoría de los casos, la antena receptora se encuentra fija apuntando al nadir, teniendo un diagrama de radiación amplio para establecer comunicación en todos los pasos. Debido a la expansión esférica de una onda electromagnética en el espacio libre, la potencia recibida disminuye en proporción al cuadrado de la distancia, por lo tanto, cuando el satélite se desplaza por encima del horizonte está en las peores condiciones del enlace. Por esta razón, la antena transmisora de las DCP se diseña para compensar este efecto. El diagrama de radiación de tales antenas se conoce como diagrama cosenoidal o Isoflux. Otro aspecto a tener en cuenta a la hora de diseñar una antena para sistemas que utilizan satélites LEO es la polarización. A diferencia de los satélites geoestacionarios, los satélites LEO se mueven con respecto a la estación terrestre, por lo que un vector de polarización lineal rotaría. En consecuencia, se utiliza la polarización circular. En este trabajo se detalla el diseño de una antena hélice cuadrifilar cónica que puede ser utilizada en este tipo de sistemas. Se muestran los resultados de las simulaciones de su comportamiento. Del diseño propuesto resulta una antena que genera un diagrama de radiación cosenoidal, con alta pureza de polarización circular, para un número fraccional de vueltas N=0,6.
Facultad de Ingeniería