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Desarrollo de un sistema de sincronización espacial para comunicaciones ópticas satelitales
Development of a spatial synchronization system for optical satellite communications
Efrén Antonio Domínguez Retamoza
ARTURO ARVIZU MONDRAGON
Juan Manuel Núñez Alfonso
Acceso Abierto
Atribución
Síntesis de agrupación de antenas,Método polinómico de Schelkunoff,Comunicaciones móviles celulares,Círculo unitario de Schelkunoff,Direccionamiento de nulos,Dirigibilidad
A pesar de que actualmente la gran mayoría de los sistemas de comunicaciones ópticas comerciales se basan en el uso de la fibra óptica, existe una actividad importante de investigación y desarrollo tecnológico a nivel internacional de sistemas ópticos que emplean el espacio libre como canal de comunicaciones. El uso de un canal no guiado (inalámbrico) es necesario para aplicaciones tales como las comunicaciones ópticas espaciales en las que se incluyen la transmisión bidireccional entre una estación terrena y aviones o globos aerostáticos, de aviones hacia satélites en órbita LEO, de tierra hacia satélites en diferentes órbitas e incluso para construir redes ópticas satelitales. En el presente trabajo se aborda el estudio teórico – experimental de un subsistema de sincronización espacial, también denominado ATP por sus siglas en inglés, acquisition, tracking and pointing (adquisición, seguimiento y apuntamiento), el cual es fundamental para la buena operación de los enlaces ópticos satelitales. Para esto, se realizó en primer lugar el estudio de los fundamentos de las comunicaciones ópticas satelitales y en base a los diversos textos consultados se elaboró una metodología estructurada para el diseño de sistemas ATP. Se detallan los criterios para la selección del tipo de detector, elementos ópticos y faro óptico además de la rutina de rastreo. A partir de la colección de características de los elementos involucrados en estos enlaces se especifica el diseño e implementación de una montura gimbal en el cual se acopla el conjunto detectorelementos ópticos. Se reporta asimismo la caracterización del desempeño del subsistema ATP en el laboratorio y en enlaces en espacio libre de corta distancia.
Although currently the vast majority of commercial optical communication systems are based on the use of fiber optics, there exists an important international activity of research and technological development of the optical systems employing the free space as a communications channel. The use of an unguided channel (wireless) is required for applications such as space optical communications which include the bidirectional transmission between an earth station and airplanes or balloons, aircraft to satellites in low-earth orbit (LEO), from earth to satellites in different orbits and even to implement satellite optical networks. In this thesis we address the theoretical and experimental study of a spatial synchronization subsystem, also called ATP for short (acquisition, tracking and pointing), required for the good performance of optical satellite links. For this, the study of the fundamentals of optical communications satellite was made first, and based on the various texts consulted a structured methodology for the design of ATP system was developed. We detailed the criteria for selecting the type of detector, optic elements and optical beacon as well as the tracking routine. From the collection of characteristics of the elements involved in these links is specified the design and implementation of a gimbal mount. The set formed by the detector and the optical elements is coupled together in such mount. It is also reported the characterization of the performance of the ATP subsystem both in the laboratory as well as in free-space short-distance links.
CICESE
2016
Tesis de maestría
Español
Domínguez Retamoza,E.A.2016. Desarrollo de un sistema de sincronización espacial para comunicaciones ópticas satelitales. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 87 pp.
TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES
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