Если я хочу сделать спутник связи, такой как MarCO, какие формулы мне нужны для расчета идеальной антенны? Есть ли разница между X-Band и классическим UHF? Если кубсат предназначен для какого-то спутника Сатурна, должна ли у него быть антенна большего размера из-за помех от других его спутников? Как получить информацию об антенне?
Здесь слишком много общих вопросов, требующих ответов размером с целую книгу. Я хотел бы сначала уточнить:
Вы хотите рассчитать производительность антенны, диаграмму направленности антенны или что именно? Кроме того, какую антенну вы имеете в виду: антенну наземной станции для сценария восходящей линии связи, антенну на борту CubeSat для нисходящей линии связи? Что касается производительности, я бы посоветовал искать такое обобщение расчета, как бюджет канала , поскольку, вычисляя только производительность антенны, вы не сможете сказать, сможете ли вы успешно закрыть канал с вашим запланированным CubeSat. В интернете и научных публикациях масса примеров, поэтому советую сначала ознакомиться с ними. Например, эта презентация даст вам хорошее представление о том, что такое ссылочный бюджет.
Разница между группами, конечно, есть. X-диапазон — это диапазон частот от 7 до 11,2 ГГц, а UHF — от 300 МГц до 1 ГГц. С точки зрения того, какая частота лучше всего подходит для вашей миссии, это опять-таки довольно широкий вопрос. Он действительно соответствует требованиям миссии и подвергается тщательному анализу компромиссов.
Антенны большего размера на CubeSats (и спутниках в целом) не имеют ничего общего с помехами. Основное преимущество более крупной антенны (допустим, параболического рефлектора) заключается в большем коэффициенте усиления. Что такое выигрыш? Смотрите здесь .
Вы, конечно, можете сделать некоторые инженерные предположения относительно вашей антенны при расчете бюджета канала. Однако без предварительного знания современного состояния или конкретного антенного устройства это сложная задача. Учитывая желаемый сценарий дальнего космоса, я бы порекомендовал вам провести тщательное литературное исследование, проверить летное наследие успешных миссий, какие коммуникационные стратегии они использовали. Имея в виду предыдущий опыт, вы можете начать итерационный процесс, в котором вы объедините все элементы вашего коммуникационного сценария в расчет бюджета ссылки и посмотрите, какие ресурсы вам потребуются для успешного закрытия связи. Этот процесс займет некоторое время, так как считается, что это компромисс между желаемой производительностью, доступными энергоресурсами и текущим состоянием технологии.
Но опять же, советую вам приложить некоторые усилия и задать нам несколько более конкретных вопросов. Пока в вашем вопросе так много неясностей, что вы не можете ожидать, что кто-то даст вам точный ответ.
Не существует такой вещи, как «идеальная» антенна. Антенны только лучше или хуже друг друга для конкретной цели. Выберите другую цель, и, как правило, лучше всего подойдет другая антенна. Антенны воплощают в себе конструктивные компромиссы; наличие выдающейся силы в одном приложении обычно требует наличия выдающихся недостатков в других приложениях. Антенны без заметных недостатков также не имеют заметных достоинств, если только отсутствие недостатков само по себе не является вашей целью.
Ограничения вашей миссии значительно проясняют ситуацию. Совет, который я бы дал для обычных кубсатов на низкой околоземной орбите, неприменим, когда вашей целью является Сатурн. Учитывая это, вы в значительной степени вынуждены использовать антенну с самым высоким коэффициентом усиления, которой вы можете управлять, потому что Сатурн значительно дальше, чем обычные спутниковые орбиты, поэтому вам нужно каким-то образом компенсировать дополнительные потери при распространении в свободном пространстве.
Основные проблемы, с которыми вы столкнетесь, это размер и контроль.
Во-первых, для заданной частоты передачи увеличение коэффициента усиления антенны проще всего осуществить, сделав антенну физически больше. Есть и другие вещи, которые вы можете сделать, но они требуют сложных деталей дизайна, таких как неравномерное взвешивание апертуры. Физический размер является очень жестким ограничением для кубсата высотой 1U, и вы будете серьезно расширять границы того, что вы можете нести, развертывать и контролировать.
Во-вторых, чем выше коэффициент усиления, тем больше он страдает от неправильного наведения. Таким образом, тем важнее становится как знать, куда вам нужно наводиться, так и иметь возможность оставаться там, сводя к минимуму дрейф и дрожание. Для кубсата LEO я бы посоветовал следовать комментарию Уве и сделать усиление как можно меньшим, чтобы удалить или, по крайней мере, уменьшить требования к точности наведения, чтобы избежать гораздо более простого, меньшего и дешевого определения ориентации и управления. В вашем случае, вероятно, нет способа избежать использования антенны с очень высоким коэффициентом усиления, поскольку угловой размер Земли, если смотреть с Сатурна, ничтожен. Вам нужно отслеживать только планету, а не конкретную наземную станцию, но планета выглядит настолько маленькой, что требования к наведению не сильно отличаются.
ооо
Уве