Ground Station Reception System for LEO Incoming Signal
Sistemas de RF, Comunicações via Satélite, Antena, Antena Quad-Ridge, Corneta de Alimentação,
Calibração de Matriz, Front-end de RF, Sincronização de Receptor
A crescente demanda por comunicação via satélite LEO exige o desenvolvimento de estações terrestres de baixo custo e alto desempenho. Esta dissertação aborda essa necessidade apresentando o projeto, a validação e a calibração abrangentes dos principais componentes de um sistema de matriz em fase reconfigurável. O trabalho detalha o desenvolvimento em dois estágios de uma alimentação de corneta quádrupla de banda larga e polarização dupla. Um protótipo quadrado inicial destacou desafios significativos de fabricação, levando a um novo projeto de corneta cônica modular e ajustável que foi fabricado e validado com sucesso por meio de medições, alcançando uma largura de banda fracionada de 63% e um ganho de pico de 10,1 dBi. A arquitetura completa do sistema, compreendendo front-ends de RF individuais e SDRs para cada um dos 16 elementos da matriz, foi projetada e simulada. Uma análise detalhada do orçamento de enlace confirmou uma margem de enlace positiva de mais de 3 dB para o satélite alvo VCUB1, enquanto o esquema de sincronização proposto usando GPSDOs distribuídos foi verificado experimentalmente para garantir a coerência da matriz. Para abordar as não idealidades do mundo real, um algoritmo robusto de calibração em dois estágios foi desenvolvido e validado em simulação. O algoritmo corrige inicialmente os erros de posição física da antena usando um método prático baseado na Matriz de Distância Euclidiana e, em seguida, compensa os desequilíbrios de ganho e fase nos canais de RF usando um número mínimo de sinais piloto. Simulações confirmaram a eficácia do algoritmo, alcançando um baixo RMSE (<−30 dB) entre as respostas do conjunto calibrado e ideal. Em conjunto, esta pesquisa fornece uma antena validada, inovadora e fabricável para uma arquitetura de sistema completa e estratégias de calibração eficazes — para o desenvolvimento de estações terrestres de conjunto faseado de próxima geração e baixo custo para comunicação via satélite LEO.