Diseño y simulación de la cadena de radiofrecuencia para un microsatélite

Abstract

Gracias al desarrollo de nuevas metodologías de diseño de satélites de pequeñas dimensiones como PocketQube o CubeSat, está siendo posible que organizaciones sin grandes recursos puedan diseñar y lanzar al espacio sus propios satélites. Este es el caso de AMSAT EA, una asociación española de radioaficionados que puso en marcha el proyecto EASAT-2. Este ambicioso proyecto busca diseñar y enviar al espacio un satélite de tipo PocketQube, el primero de dicha asociación. Dado que AMSAT EA es una organización sin una gran capacidad económica, el proyecto está formado por voluntarios que deseen participar en él. En este punto aparece este trabajo fin de máster, que se ocupa del diseño de parte de la cadena de radiofrecuencia del satélite. El sistema de comunicaciones del satélite está pensado para funcionar en bandas VHF y UHF. El enlace ascendente tierra-satélite funciona a 146 MHz y el descendente a 436 MHz. El diseño viene condicionado por unas restricciones que marcan el desarrollo del proyecto. En primer lugar, la alimentación de 3,7 V condicionada por la tensión de las baterías. Esta restricción provoca que la lista de posibles transistores a escoger, pieza clave en el diseño, se reduzca hasta el punto de encontrar sólo dos válidos. Con estas condiciones impuestas, este trabajo se ocupa del diseño de una etapa de entrada formada por un filtro y un amplificador de bajo ruido, además de un mezclador que baja la frecuencia de radiofrecuencia de 146 MHz a la frecuencia intermedia de 45 MHz. Por último, la etapa de frecuencia intermedia formada por un filtro de cristal, comprado a un proveedor, y un amplificador de dos etapas de ganancia variable.

Thanks to the research and development about how to design small satellites as PocketQube or CubeSat, it is possible to non-profitable organizations to design and launch its own satellites. AMSAT EA, a Spanish radio amateur association, started the EASAT-2 project with the objective of launching its own microsatellite. This ambitious project is looking for designing a PocketQube satellite, the first one of this association. Since AMSAT EA has not a large budget, EASAT-2 is formed of volunteers who want to take part of it. This master thesis covers the radio frequency system design. The satellite communications system works in VHF and UHF frequency bands. The uplink from ground to the satellite works at 146 MHz, and the downlink works at 436 MHz. The design is restricted by some initial conditions. Firstly, the power supply coming from the batteries is set at 3.7 V. This condition makes difficult the decision about the transistor, which is a critical component in the circuit. Due to that, only two possible transistors were found. Taking these conditions mentioned above into account, this master thesis explains the input stage design, formed of a filter and a low noise amplifier, and a mixer with an intermediate frequency output set at 45 MHz. Finally, the intermediate frequency stage is formed of a crystal filter, beyond the scope of the project, and a multistage amplifier with a variable gain mechanism.