Kommunikation

In der Satellitenkommunikation werden in der Regel zwei Bereiche unterschieden: das Telemetry, Tracking and Control (TT&C) System und das Payload Daten Downlink System. Das TT&C-System wird für die Übertragung der Housekeeping Daten (Zustandsdaten des Satelliten), dem Empfang der Kommandos und zur Positions- bzw. Orbitbestimmung verwendet. Es muss äußerst zuverlässig arbeiten, muss dafür aber nicht allzu hohe Datenraten von einigen kbit/s für den Uplink (Boden -> Satellit) und etwa 100kbit/s für den Downlink (Satellit -> Boden) erreichen. Wird kein Tracking system verwendet, spricht man auch häufig vom s.g. TM/TC System. Das Payload Daten Downlink System hingegen wird ausschließlich für die Übertragung der Nutzlastdaten verwendet. Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit sind hier nicht ganz so hoch, dagegen müssen höhere Datenraten erzielt werden.

Flying-Laptop Antenna Characteristic

Bild: Messung der Antennencharacteristic von FLP. Links oben: DDS LHCP, Links unten: DDS RHCP, Rechts oben: TMTC RHCP, Rechts unten: TMTC LHCP

 

TM/TC-System des Flying Laptop

Das TM/TC System des Flying Laptop ist ein hochzuverlässiges kommerzielles System, das auf Frequenzen im kommerziellen S-Band zwischen 2.0 GHz und 2.3 GHz mit einer Datenrate von 128kbit/s empfängt und mit 4kbit/s sendet. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit sind Empfänger und Sender jeweils doppelt vorhanden, so dass bei einem Ausfall einer Einheit die Funktionalität des TT&C Systems noch gegeben ist. Damit in jeder möglichen Fluglage sichergestellt ist, dass der Funkkontakt zum Satelliten hergestellt werden kann, besitzt der FLP zwei Stabantennen mit annähernd hemisphärischer Charakteristik.

  TM downlink TC uplink Antenne
Frequenz 2263.5 MHz 2083.5 MHz  
Bandbreite 350 kHz 8 kHz  
Datenrate (netto) 56 kbps 4 kbps  
Modulation BPSK (NRZ-L) PM (16 kHz BPSK Subträger)  
Codierung CCSDS (Conv. R=1/2,K=7 & R.S. 255/223) CCSDS (BCH 63/56)  
Sensitivität / Ausgangsleistung -118 dBm 28 dBm  
benötigtes Eb/N0 4.5 dB 13.5 dB  
Polarisierung     RHCP
Maximialer Gewinn     5 dBi
3dB Keulenbreite     110°

 

Payload Daten Downlink System

Das Payload Daten Downlink System (DDS) soll die von der Nutzlast gesammelten Daten, insbesondere größere Mengen an Bilddaten von der MICS oder der PAMCAM, an eine Bodenstation übertragen. Hierbei werden höhere Datenraten von bis zu 10Mbit/s angestrebt. Da sowohl der Bauraum als auch die elektrische Energie begrenzt sind, wird eine Hornantenne mit Richtcharakteristik eingesetzt, die in Hauptstrahlrichtung einen deutlich höheren Antennengewinn aufweist als zum Beispiel die Stabantennen des TT&C-Systems. Daher muss der Satellit aber auch auf eine empfangsbereite Bodenstation ausgerichtet werden, wenn die Bilddaten zur Erde übertragen werden sollen.

Das DDS ist auf S-Band Amateurfunkfrequenzen zwischen 2.40 GHz und 2.45 GHz ausgelegt. Es bekommt die zu übertragenden Nutzlastdaten sowie das Taktsignal vom Payload On-Board Computer (PLOC). Das System wurde komplett am IRS entwickelt und basiert auf COTS Komponenten.

  DDS downlink Antenne
Amateurfunk-Rufzeichen DP0FLP  
Frequenz 2408.0 MHz  
Bandbreite 10 MHz  
Datenrate (netto) 5.5 Mbps  
Modulation QPSK (NRZ-L, SRRC α=0.4)  
Codierung CCSDS (R.S. 255/223 IL=5)  
Ausgangsleistung 30 dBm  
benötigtes Eb/N0 7.8 dB  
Polarisierung   LHCP
max. Gewinn   13.5 dBi
3dB-Keulenbreite   15°