Austrian satellite ground station for the Alphasat Q/V band experiments

Die Nachfrage nach mehr Bandbreite in der Radiokommunikation steigt jedes Jahr – nicht nur in der terrestrischen Kommunikation, sondern auch in der Satellitenkommunikation. Daher stößt die Kapazität des Ku-Bandes derzeit an ihre Grenzen, und auch das höhere Ka-Band füllt sich schnell und wird somit in den kommenden Jahren seine Kapazitätsgrenze erreichen. Aus wissenschaftlicher und längerfristig auch aus kommerzieller Sicht ist es deshalb sehr wichtig, das nächste Neuland der Satellitenkommunikation, nämlich das Q/V-Band, zu erforschen. In der Radiokommunikation geht es nicht nur um die simple Hochskalierung der Frequenz zum Erreichen des gleichen Verstärkungsgrades mit kleineren Antennen wie mit größeren Antennen in niedrigeren Bändern. Eine Herausforderung ist es vor allem, die verschiedenen Eigenschaften der Wellenausbreitung in diesen höheren Frequenzbändern handzuhaben. Atmosphärische Dämpfungen ändern sich im Q/V-Band schneller als in niedrigeren Frequenzbändern (bis zu 3 dB/s), und Signalschwankungen, verursacht durch sich ändernde Gasdichte, treten im Bereich von 1 Hz mit Amplituden von bis zu 2 dB auf.

Die neu entwickelte Bodenstation in Graz wird nun helfen, grundlegende Fragen in der Erforschung des Q/V-Bandes zu beantworten. Diese Fragen sind zum Beispiel: Welche Technik zum Ausgleich der Signalschwankungen eignet sich am besten, um ein Modem über den Q/V-Bandkanal zu betreiben? Welche zeitliche Mittelung soll verwendet werden, um die höchste Verfügbarkeit mit den niedrigsten notwendigen Reserven sicherzustellen? Der erste Teil des Artikels beschreibt den Aufbau der Bodenstation für Kommunikationsexperimente.

Zusätzlich zur Q/V-Band-Bodenstation wurde im Rahmen des ARTES-5-Programms der ESA ein Beacon-Empfänger entwickelt und implementiert, um Messungen des Beacon-Signals vom Ka/Q-Band aus dem „Alphasat Technological Demonstration Payload 5“ durchzuführen. Dieser Empfänger misst co-polare und cross-polare Signale am Ka- und Q-Band mit einem Antennenfeed und stellt somit eine perfekte Messung der aktuellen Signalqualität dar.