CubeCat-1: Sistema de Comunicacions de un Nano-satèl·lit

Abstract

[ANGLÈS] The CubeSat program provides a cost-effective solution to the educational institutions and private firms, around the world, willing to put their satellites in orbit, which are no bigger than a 10 cm cube, and weigh less than 1.33 kg. Benefitting from such program is a CubeSat from Universitat Politècnica de Catalunya, 3Cat-1, which aims to test various scientific payloads in a space environment. Like most of the satellites, a CubeSat requires a harmonious interactions among different subsystems to function properly. The thesis focuses on one such subsystem, the communications subsystem, which is responsible for establishing a communication link between the CubeSat and the ground stations. The communication can take different form, from transmitting only the status of the satellite to transferring payloads data to earth or responding to the tele-commands uploaded from the ground station. The report emphasises on the detailed design and test of the communications subsys- tem consisting of the RF front-end, the antenna and the electronic hardware. It also focuses on different experiments conducted to optimise the design. Furthermore, the work outlined in this thesis can be extended to future CubeSat projects.[CASTELLÀ] La iniciativa CubeSat ha abierto el acceso al espacio a organismos educacionales y empresas privadas que necesitan poner en órbita pequeñas cargas útiles, que puedan caber en un cubo de 10cm de lado con un peso inferior a 1.33kg. Dentro de esta iniciativa, la Universitat Politècnica de Catalunya ha puesto en marcha el 3Cat−1, con la intención de probar distintas cargas útiles diseñadas en distintos departamentos en el espacio. Como cualquier otro satélite, un CubeSat necesita un correcto funcionamiento de los distintos subsistemas para poder funcionar. Esta tesis se focaliza en el subsistema de comunicaciones, que es el responsable de establecer la comunicación entre el satélite y la estación de seguimiento terrestre. La comunicación entre la Tierra y el satélite puede ir desde una transmisión del estado del satélite hasta el envío de los datos de los experimentos embarcados, o bien responder a los telecomandos que se envían desde la estación terrestre. El trabajo presentado enfatiza el diseño y test del subsistema de comunicaciones, que consiste en una interfície RF, la antena y el hardware electrónico. Igualmente, el documento presta especial atención a los tests realizados para validar y optimizar el diseño del subsistema. Finalmente, se prevé que el material presentado en esta Tesi pueda ser reutilizado en las próximas misiones de satélites de la UPC.[CATALÀ] La iniciativa CubeSat ha permès obrir l’accés a l’espai a organismes educacionals i em- preses privades, que necessiten posar en òrbita petites càrregues útils, que puguin cabre en un cub de 10cm i un pes inferior a 1.33kg. Emmarcat en aquesta iniciativa, la Universitat Politècnica de Catalunya ha posat en marxa el 3Cat − 1, amb la intenció de provar diferents càrregues útils dissenyades per diferents departaments a l’espai. Com qualsevol altre satèl·lit, un CubeSat necessita un bon funcionament dels diferents subsitemes per poder funcionar. Aquesta tesis es focalitza en el subsistema de comunicacions, que és el responsable d’establir comunicació entre el satèl·lit i la estació de seguiment terrestre. La comunicació entre els dos pot anar des de transmetre únicament l’estat del satèl·lit fins a transmetre les dades dels experiments, o bé respondre als telecomandaments enviats des de l’estació terrestre. El treball presentat emfatitza el disseny i test del subsistema de comunicacions, que con- sisteix en una interfície RF, l’antena i el hardware electrònic. Igualment, el document para especial atenció als tests realitzats per a validar i optimitzar el disseny del subsiste- ma. Finalment, es preveu que el material presentat en aquesta Tesi pugui ser reutilitzat en futures missions de satèl·lits a la UPC