Projeto de antenas Moxon-Yagi para comunicação com satélites de órbita baixa (LEO)

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Autor

Walter Cardoso de Freitas Júnior

Orientador

Prof. Ramon Mayor Martins

Curso

Engenharia de Telecomunicações

Resumo

A comunicação via satélites é essencial nas mais variadas aplicações. Em especial, a órbita LEO (Low Earth Orbit) é amplamente usada para comunicações ponto-a-ponto pela altitude reduzida, o que reduz a latência. Para tal, a modelagem correta de uma antena para a comunicação com estes satélites é fundamental. Com este enfoque, o presente trabalho visou especificar, projetar, simular (com o auxílio do software MMANA-GAL), construir, analisar e experimentar três tipos de antenas Moxon-Yagi, muito utilizadas para comunicação com satélites LEO. Foram comparadas as antenas na comunicação com o satélite saudita SO-50, em testes divididos por grupos de ângulos de elevação do satélite. Algumas métricas foram usadas, como a potência do sinal recebido e a qualidade percebida do áudio. Notou-se que a antena Moxon-Yagi com menor diretividade teve melhor desempenho em ângulos de elevação menores, enquanto que a MoxonZBZ+, com maior ganho, foi superior em elevações maiores. Os resultados demonstram que o ganho não é o único fator na comunicação com estes satélites, e outros parâmetros, como a diretividade, devem ser observados para um contato bem-sucedido. A facilidade de apontamento das antenas com menor diretividade foi mais importante para comunicação em elevações baixas. Todas as antenas desenvolvidas obtiveram bons resultados e conseguiram contactar radio operadores nas regiões de cobertura do satélite.

Palavras chave

Órbita LEO. Antenas. Comunicação Satelital.

Abstract

Satellite communication is essential throughout the most varied applications. Notably, the LEO orbit is widely used for point-to-point communications due to its reduced altitude, decreasing latency. For such, the correct modeling of an antenna for communication with these satellites is crucial. This monograph aims to model, with the aid of the software MMANA-GAL, simulate, build, measure and experiment three types of Moxon-Yagi antennas, much used for communication with LEO satellites. The antennas were compared communicating with the SO-50 satellite, in tests dividing them in groups of satellite elevation angles. Some metrics were used, such as received signal power and perceived audio quality. It was noticed that the Moxon-Yagi antenna had the best perfomance in smaller elevations, while the MoxonZBZ+, with highest gain, perfomed better in higher elevations. The results indicate that gain is not the only factor when communicating with these satellites, and others parameters must be observed for a successful contact. The ease when pointing with the lowest directivity antennas was more important for communication in lower elevation angles. All of the developed antennas achieved good results, being able to contact radio operators in the satellite coverage regions.

Keywords

LEO orbit. Antennas. Satellite Communication.

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