Diseño de las antenas de comunicaciones para la misión USAT-I

Abstract

En el marco del desarrollo del primer nanosatélite de la Universidad Nacional de La Plata denominado USAT I, se llevó a cabo el diseño de las antenas de comunicaciones para el mismo. Dicho nanosatélite es del tipo Cubesat y está compuesto por 3 unidades (3U) cúbicas de 10 cm de lado dando un volumen total de 30 × 10 × 10 cm3. La misión requiere antenas de UHF para la telemetría y telecomando (TT&C) del satélite en la banda de radioaficionados de 434 MHz. Este tipo de antenas debe ser capaz de generar un patrón de radiación omnidireccional para poder comandar el nanosatélite inmediatamente después de su puesta en órbita cuando la mayoría de los subsistemas aún no han sido activados, incluyendo los de navegación y orientación, por lo que el satélite podría estar apuntando en cualquier dirección e incluso rotando sobre su eje a gran velocidad. A su vez, se requiere una antena de mayor directividad para los datos de ciencia generados por la carga útil del satélite. Los mismos se transmitirán en la banda de radioaficionados por satélite que se extiende entre 2,4 y 2,45 GHz (Banda S), lo cual permite aumentar el ancho de banda de la señal y así lograr mayores tasas de transmisión. Para este tipo de enlaces comúnmente se utilizan antenas tipo parche que poseen patrones de radiación hemisféricos logrando directividades del orden de 6 dBi en un tamaño sumamente compacto. Por otro lado, dada la escasa separación entre las antenas debido al tamaño del satélite (30 cm en el mejor de los casos), se debe realizar un análisis minucioso del acoplamiento entre las mismas para evitar posibles interferencias y garantizar el correcto funcionamiento del subsistema de comunicaciones.