A nuestro director, Alejandro José Uriz, por su responsabilidad y dedicación al liderar este proyecto. Gesatel, Jorge Busquets y Sergio Horbik por su disposición a facilitar materiales imprescindibles para el desarrollo de las fases de prueba del proyecto.
Prop´ osito del documento
Alcance del proyecto
El producto de este proyecto se caracteriza como un prototipo dentro de los niveles de madurez tecnológica (TRL). En el nivel 5 del TRL se establece un desarrollo de ingeniería de la tecnología como por ejemplo un sistema de control.
Personal involucrado
Definiciones, acr´ onimos y abreviaturas
La Figura 3.75 muestra el resultado de la medición del parámetro S después del ajuste. El cálculo intenta determinar la ganancia de antena necesaria para recibir la señal.
Anteproyecto 15
Introducci´ on al Plan de proyecto y cronograma
En la Figura 3.62 puede ver el resultado de la medición. Este último indica una ligera desalineación, al igual que la medición en la Figura 3.71.
Proyecto 18
Enlace satelital
De igual forma se decidió realizar el cálculo de enlaces satelitales para 4 satélites diferentes: GOES-R, NOAA 19, AAUSAT 2 y BugSat 1. Apartado teórico, criterios y cálculos de enlaces satelitales Se adjuntan a este informe en el documento Satélite. Cálculo de conexión - Nexus FA.
Primeras experiencias en SDR y GNU Radio
Los resultados de esto determinaron la decisión de que se especificara la estación terrestre para la recepción del satélite NOAA 19. Finalmente, se implementó con el ADALM Pluto SDR[4], que permite la transmisión y recepción.
Gesti´ on del proyecto
Junto a esto, se implementó un historial de actividad estimado para tener en cuenta la cantidad de horas dedicadas al proyecto. En la Figura 3.6 se muestra un gráfico de barras que muestra el número estimado de horas asignadas a cada etapa, teniendo en cuenta que se realizó con base en un histórico de actividades a partir de julio de 2022, el cual estima que se invirtieron 1229 horas en el proyecto en este período. .
Desarrollo de Hardware
- Antena 137,1 MHz
- Antena Quadrifilar Helix
- Antena V-Dipole
- Antena 1,7 GHz
- Antena Long Helix
- Reflector con un iluminador
- Filtro 137,1 MHz
- Filtro 1,7 GHz
- LNA 137,1 MHz
- LNA 1,7 GHz
- SDR
Las dimensiones de la antena construida se detallan en la Especificación Técnica del proyecto. El diseño de la antena UHF se basó en los requisitos de ganancia encontrados en el cálculo del enlace. Por lo tanto, la medición en la Figura 3.29 debe desplazarse hacia la carga por la longitud eléctrica proporcionada por el conector.
La disminución de la SNR indica que la señal se ve muy atenuada por las etapas detrás de la antena. La primera prueba que se realizó fue la medición de la banda de paso y su atenuación. Luego se realizaron mediciones de banda de paso y atenuación con un analizador de espectro.
Desarrollo de Software
- GNU Radio
- APT Receiver
- HRPT Receiver
- IU - Interfaz de Usuario
Visualizando la señal en el tiempo podemos distinguir fácilmente qué son las barras de sincronización. La Figura 3.89 muestra el esquema de recepción implementado desde las bibliotecas HRPT. La Figura 3.91 muestra la GUI del esquema de recepción para HRPT, donde se puede ver el espectro, cascada y constelación.
La Figura 3.92 muestra el esquema de recepción de GNU Radio que finalmente se implementó.
Pruebas integrales
- Interconexi´ on de etapas Filtro-LNA
- Interconexi´ on de etapas Antena-SDR
- Interconexi´ on de etapas para la se˜ nal HRPT
Brevemente, las funcionalidades de las interfaces se pueden resumir en el diagrama de la Figura 3.98. La Figura 3.99 muestra la ganancia del filtro en cascada resultante con un solo LNA, ambos de 1,7 GHz. Al final del apartado 3.2.1 se muestra la imagen de satélite resultante de la fase de interconexión entre antena y SDR para la banda de 137 MHz.
Esta prueba de emparejamiento busca validar que el lóbulo de la antena es el esperado para la recepción y, por otro lado, que no haya problemas en las conexiones entre el SDR y la antena.
Integraci´ on final
El filtro pasivo atenúa la señal de entrada en aproximadamente 5 dB, lo que implica un deterioro en la SNR en esa cantidad. Además, la antena utilizada tiene una alta directividad, por lo que si hay señales interferentes que puedan causar potenciales problemas, se debe apuntar en la dirección de su origen, de lo contrario no sería visible. Por tanto, se supuso que sólo un LNA podría acondicionar adecuadamente la señal.
La razón era que para maximizar la cantidad de datos HRPT recibidos, se realizaría un seguimiento manual, por lo que se necesitaba un cable largo desde la computadora hasta la antena para permitir que se moviera libremente.
Pruebas de homologaci´ on
- Recepci´ on con hardware de 137,1 MHz
- Recepci´ on con hardware de 1,7 GHz
Durante este proceso de recepción de la señal HRPT, se tomaron decisiones sobre el circuito utilizado como se describe en la Sección 3.5. La imagen recibida que se muestra en la Figura 3.111 son aproximadamente 100 cuadros de la señal HRPT obtenida con buena SNR. La recepción resultante tuvo un evidente aumento en el número de fotogramas obtenidos, cercano a los 700 en la imagen de la Figura 3.114.
El hardware para la banda de señal HRPT se redujo desde las primeras pruebas de integración hasta las últimas pruebas de recepción ya que diferentes resultados en la integración de algunas etapas indicaron que la última configuración era la óptima.
Resultados 112
Recepci´ on de banda 1,7 GHz
Debido a la directividad del sistema a 1,7 GHz, el entorno no especialmente claro no degradó el rendimiento de la recepción. Aunque este escenario óptimo nunca pudo probarse, se esperan los resultados antes mencionados dado que pruebas aisladas lograron una recepción de señal con una relación señal-ruido óptima para la decodificación de señales. Estos dos metros de cable coaxial representan una degradación de la SNR, la atenuación que provoca es de unos 2 dB a 1,7 GHz.
Proyecto de Diplomado en la Carrera de Ingeniería de Telecomunicaciones: Transmisión y Recepción de Imágenes con Modulación QPSK mediante Radio Definida por Software.
Conclusiones 116
Conclusiones de la gesti´ on del proyecto
Herramientas como plan de proyecto, Google Drive y Notion permitieron mantener documentación, registros y planificación de proyectos que ayudaron a mejorar el desempeño de las actividades. Antes de este curso, la situación de planificación era improvisada y se subestimaba el tiempo necesario para superar cada fase del proyecto. Sin embargo, otra actividad de este tipo fue la estancia de 30 días en la UNS de Bahía Blanca a través de una beca del proyecto NEON, lo que en principio provocó una reducción en la jornada laboral dedicada al proyecto. oportunidad de realizar mediciones y construir algunas etapas de hardware, esta es una experiencia muy enriquecedora.
Esto generó la necesidad de reprogramar el tiempo asignado a cada etapa en determinadas ocasiones.
Conclusiones de los conocimientos adquiridos
Se observó que la gestión del proyecto mejoró después de la finalización del seminario final y se mencionó el uso de un diario de pruebas de ingreso más detallado como áreas de mejora, dado que no se pudo llevar a cabo la continuidad en las pruebas debido a lo mencionado anteriormente. , en algunas ocasiones por la falta de detalle en la configuración utilizada o lo sucedido durante o como resultado de la prueba, algunas de ellas se repitieron varias veces, retrasando así el proyecto en términos de plazos. Se han adquirido conocimientos en simulación de RF utilizando software como ADS y CST, desarrollando habilidades de gran valor para la formación de profesionales en la materia. El uso del lenguaje de programación Python nos permitió incrementar nuestro conocimiento del mismo, utilizando la biblioteca Tkinter para diseñar la interfaz de usuario, interactuar entre el usuario y los códigos generados por GNU Radio en el lenguaje Python y definir los parámetros del Modelos 3D para imprimir.
Por otro lado, se adquirieron conocimientos y habilidades para las pruebas de campo, como los métodos de recepción, es decir, desde preparar la configuración a implementar en la prueba y anticiparla, hasta apuntar manualmente la antena de 1,7 GHz.
Mejoras a futuro del proyecto
Realizar alguna etapa de desarrollo o diseño del trabajo final de carrera. la residencia, además de la posibilidad de cursar una optativa en la carrera de Ingeniería Electrónica, que es útil para fortalecer conocimientos en diseño de circuitos de radiofrecuencia. Con los datos satelitales y a partir de la posición geográfica de la estación terrestre, se calcula la factibilidad del enlace de manera análoga a como se desarrolló en el Cálculo de Enlace Satélite - Nexus FA para la NOAA. Una vez apuntado el reflector, la polarización lineal del iluminador debe quedar alineada con la de la antena transmisora, en este caso el satélite.
Tesis: Diseño de un sistema de recepción de imágenes satelitales meteorológicas de alta resolución mediante radio definida por software.
Actividades adicionales del proyecto 123
Recepci´ on GOES-R
Diseño y construcción de un modelo de antena para recibir información de satélites meteorológicos en órbita polar en formato HRPT, en 1,7 GHz”. SAWS, un sistema para descargar y visualizar automáticamente imágenes HRPT de satélites metrológicos. "Análisis de adaptación de impedancias y filtrado de señales con tecnología Microstrip en la banda de 2,4 GHz".
Diseño e implementación de un prototipo de recepción de señales satelitales para adquirir imágenes meteorológicas del sistema satelital NOAA utilizando radio definida por software.
Bibliograf´ıa 132
Especificaci´ on T´ ecnica versi´ on 2.1 - Nexus FA
Plan de Pruebas versi´ on 1 - Nexus FA
C´ alculo de Enlace Satelital - Nexus FA
Manual de Usuario - Nexus FA
