Diseño de estación terrena para recepción y transmisión de datos de satélite IOT PEHUENSAT III

Abstract

El presente trabajo aborda el diseño de una estación terrena para la recepción y transmisión de datos en la banda pública UHF de 435 MHz del satélite Pehuensat III. Este picosatélite forma parte de los proyectos de diseño y construcción de tecnología espacial impulsados por la Universidad Nacional del Comahue (UNCo), entre ellos, el lanzamiento del satélite Pehuensat I. Pehuensat III se presenta como sucesor, con nuevas funcionalidades orientadas a la conectividad de dispositivos IoT. Su misión es ofrecer servicio de Gateway y servidor de datos de usuarios remotos. Se operará en una órbita polar baja (LEO), lo que implica un número de pasadas con visibilidad limitada sobre el territorio argentino y, particularmente, sobre esta estación ubicada en Neuquén. Durante estos intervalos, se establecerá un enlace para la transmisión de datos de telemetría, comandos de control y paquetes de usuario. El principal desafío del proyecto radica en estudiar la factibilidad de la comunicación considerando el limitado tiempo de visibilidad. Para ello, se realiza un análisis de la factibilidad de comunicación mediante un cálculo detallado del enlace satelital, considerando pérdidas por espacio libre, atenuaciones atmosféricas, ruidos en el sistema y ganancias de antenas. Este estudio permite determinar el margen de enlace y el tiempo óptimo de comunicación. La infraestructura propuesta incluye el diseño y calibración de la antena UHF, así como la selección e instalación de un transceptor compatible con el protocolo AX.25, para su comunicación hasta el servidor local para posterior publicación de los datos. La caracterización de cada componente se basa en las funciones del satélite, asegurando una transmisión y recepción de datos, robusta y eficiente. Además, se espera que esta infraestructura sea de utilidad para futuras implementaciones satelitales de la UNCo.

This paper addresses the design of a ground station for the reception and transmission of data in the 435 MHz UHF public band of the Pehuensat III satellite. This picosatellite is part of the space technology design and construction projects promoted by the Universidad Nacional del Comahue (UNCo), among which the launch of Pehuensat I satellite stands out. Pehuensat III is presented as its successor, with new functionalities aimed at the connectivity of IoT devices. Its mission is to offer a gateway service and data server for remote users. It will operate in a low polar orbit (LEO), which entails several passes with limited visibility over Argentine territory and, particularly, over the station at Neuquén. During these intervals, a link will be established for the transmission of telemetry data, control commands, and user packets. The main challenge of the project lies in studying the feasibility of communication considering the limited visibility time. To this end, a communication feasibility analysis is performed through a detailed calculation of the satellite link, considering free space losses, atmospheric attenuation, system noise, and antenna gains. This study determines the link margin and optimal communication time. The proposed infrastructure includes the design and calibration of the UHF antenna, as well as the selection and installation of a transceiver compatible with the AX.25 protocol, for communication to the local server for subsequent data publication. The characterization of each component is based on the satellite's functions, ensuring robust and efficient data transmission and reception. Furthermore, this infrastructure is expected to be useful for future UNCO satellite implementations.