Implementation of a long range radio-link system for femto-satellites in very Low Earth Orbit

Abstract

This Final Bachelor Work (TFC) is based on real implementations of long range radio-link systems (having at least 9,600 bps) for femtosatellites (mass lower than 100 grams) in very Low Earth Orbit in 250 km and few weeks of flight. The main constraint for this design is the mass. The radio-link system should be very light, but in addition, the whole satellite should be optimized in order to reduce the mass through synergies that allow best energy efficiency. The design is based on Commercial off-the-shelf devices like the 9XTend module from "Digi". The key point in the design will to supply this module directly from the battery without any voltage rectification to avoid waste energy in the transformation. The implementation will be part of the satellite called WikiSat. Some requirements are imposed in addition by the satellite design performed by others.

Este Trabajo Final de Carrera (TFC) estudia algunas implementaciones reales de radio-enlaces de largo alcance para un femto-satélite (masa inferior a 100 gramos) que estará en una órbita terrestre baja en 250 km y que durará unas pocas semanas de vuelo. Este satélite (El WikiSat) no lleva paneles solares y se alimenta de una batería. Por ello, el sistema de comunicaciones debe estar optimizado, ser eficiente, pesar muy poco y tener margen de potencia. Este satélite fue diseñado por estudiantes. El diseño original del WikiSat no cumple con algunos de los requerimientos por lo que se propone usar dispositivos comercialmente disponibles de la tienda o COTS que formen un sistema completo de radioenlace o implementación como son el transceptor nRF24L01, el amplificador PA2423L, el módulo 9XTend, el modulador de vídeo 10MW, el amplificador PA5359A o el módulo NTX2. Estos componentes utilizan tecnologías que permiten una alta integración, un buen rendimiento energético y de transmisión. El punto clave en el diseño será alimentar el módulo de radio directamente de la batería sin ninguna rectificación de voltaje usando una arquitectura distribuida para evitar desperdiciar energía en la transformación. La implementación final será parte de la siguiente versión del WikiSat. Algunos requerimientos son impuestos adicionalmente por el diseño del satélite que han realizado otros. El autor deberá analizar su viabilidad y proponer mejoras.