MOKA

La banda Ka está siendo cada vez más utilizada en el contexto de los satélites de alto rendimiento (HTS – High Throughput Satellites) gracias a la gran cantidad de espectro disponible. Como consecuencia de ello, el amplificador del satélite necesita operar en un ancho de banda muy amplio y proporcionar una potencia elevada manteniendo un consumo DC razonable. La banda Ka comprende dos bandas de frecuencia diferentes: la banda civil de 17,3 a 20,2GHz y la banda militar de 20,2 a 21,2GHz. En el marco de este proyecto nos centraremos en la banda civil.

Aunque los amplificadores de estado sólido (SSPAs) en ocasiones se mencionan como una solución relevante para cargas de pago eficientes en coste y flexibles, actualmente las referencias para aplicaciones espaciales son todavía escasas. Esto resulta particularmente cierto para sistemas de alta frecuencia tales como cargas de pago en banda Ku o Ka, por no mencionar la banda Q para la que apenas hay productos comerciales (COTS) disponibles. La razón para esto reside principalmente en la baja madurez de la tecnología de potencia.

La tecnología GaN es una primera respuesta a este reto: se ha convertido en un básico para las misiones de media potencia usando SSPAs. Desafortunadamente, el “trade-off” entre la eficiencia de SSPAs y TWTAs (tradicional tecnología de tubos) es menos favorable a medida que la frecuencia aumenta.

Actualmente la única tecnología disponible de MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) en banda Ka para Transmisión es de Quorvo, un fabricante de EEUU.

El objetivo del proyecto será desarrollar módulos de potencia en banda Ka, basándonos en la tecnología mencionada del fabricante Quorvo, para los futuros amplificadores de estado sólido de los High Throughput Satellites. Para comprender mejor el alcance del proyecto, cabe la pena detallar que un SSPA de espacio estaría formado por los siguientes módulos:

• RFT (RadioFrequency Tray): es el sistema responsable de amplificar apropiadamente la señal de entrada multiportadora con la menor distorsión y con alta eficiencia de conversión.
• EPC (Electronic Power Conditions): este sistema se conecta a los buses del satélite, a la interfaz de la carga de pago, y al ordenador de a bordo. Está formado por dos subsistemas: la PSU (Power Supply Unit) y el CM (Control Module).
• MEC (Mechanical and thermal system): es el sistema encargado de proporcionar el soporte mecánico y apantallamiento de radiofrecuencia entre los diferentes sistemas y alrededores del SSPA. Además, implementa la refrigeración térmica adecuada para una fiabilidad a largo del SSPA y sus componentes.

El RFT, a su vez, está formado por varios subsistemas, entre los que destacan: el asilador de salida, la sección de alta potencia, el linealizador y la unidad de control de ganancia. La sección de alta potencia (que es el corazón del SSPA) es la encargada de proporcionar la potencia final de salida requerida, potencia que se consigue a base de combinar un número determinado de módulos de potencia basados, en este caso, en amplificador GaN MMIC. Es por tanto, objetivo de este proyecto, el trabajar en el desarrollo de los módulos de potencia, pero no en la combinación de los mismos ni en el restos de sistemas que conforman el SSPA.