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Análisis del Diseño de Señal Integrada para Comunicación, Navegación y TT&C en el Espacio Cercano Basado en Bandas de Frecuencia K/Ka

Autores: Ye, Lvyang; Cao, Shaojun; Gu, Zhifei; Pan, Deng; Chen, Binhu; Wu, Xuqian; Shen, Kun; Yan, Yangdong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Astronomía

Palabras clave

Entorno único
Valor estratégico
Espacio cercano
Comunicación
Navegación
TT&C

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 8

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Con su entorno único y valor estratégico, el espacio cercano (NS) se ha convertido en el foco de los campos científicos y tecnológicos, militares y comerciales a nivel global. Con el objetivo de resolver el problema de la interrupción de la comunicación cuando la aeronave reingresa a la atmósfera, para garantizar las necesidades de comunicación, navegación y telemetría, seguimiento y comando (TT&C), este documento propone una integración general de los esquemas de señales de comunicación, navegación y TT&C (ICNT) basada en la banda de frecuencia K/Ka. En primer lugar, se selecciona la banda de frecuencia K/Ka de acuerdo con la división de frecuencias de la UIT, los requisitos de comunicación de alta velocidad, las ventajas de los relés espaciales de horizonte extendido, superando el problema de la pérdida de señal, y la tendencia de desarrollo de altas frecuencias. En segundo lugar, se analiza la influencia de las características físicas del NS en el ICNT a través de simulaciones. Los resultados muestran que cuando la señal K/Ka se transmite en el NS, la pérdida de trayectoria cambia significativamente con el ángulo de elevación. La pérdida en la capa inferior a un ángulo de elevación de 90 grados está entre 143.5 y 150.5 dB, y la pérdida en la capa superior está entre 157.5 y 164.4 dB; la atenuación máxima de la capa inferior y la capa superior a un ángulo de elevación de 0 grados es cercana a 180 dB y 187 dB, respectivamente. En términos de atenuación por lluvia, cuando una señal de 30 GHz pasa a través de un área de lluvia de 100 km bajo condiciones de lluvia moderada, las pérdidas de polarización horizontal y vertical alcanzan 225 dB y 185 dB, respectivamente, y la atenuación por lluvia aumenta con el incremento de la frecuencia. En cuanto a la absorción de gases, la pérdida de vapor de agua es mayor que la de las moléculas de oxígeno; cuando se transmite una señal de 30 GHz durante 100 km, la pérdida de vapor de agua es de 17 dB, mientras que la del oxígeno es de 2 dB. La pérdida por nubes y niebla es relativamente pequeña, menos de 1 dB. Aumentar la frecuencia y el ángulo de elevación de la antena puede reducir la scintilación atmosférica. Además, factores como la capa de plasma y el multipath también afectan la propagación de la señal. En términos de tecnología de modulación, la señal de envoltura constante muestra una ventaja en eficiencia espectral; la nueva señal integrada obtenida al integrar las señales de comunicación, navegación y TT&C en un único punto de frecuencia K/Ka tiene características excelentes en la simulación de densidad espectral de potencia (PSD) y función de autocorrelación (ACF), verificando la viabilidad del esquema. Se espera que el esquema ICNT propuesto proporcione un ejemplo de solución innovadora para los requisitos de comunicación, navegación y TT&C de los vehículos NS durante la fase de reingreso.

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