Система передачі інформації та контролю зближення в розподіленому супутнику в терагерцовому діапазоні

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorНаритник, Теодор Миколайович
dc.contributor.authorОхременко, Єгор Олександрович
dc.date.accessioned2025-07-17T08:00:18Z
dc.date.available2025-07-17T08:00:18Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність роботи. Стрімке зростання кількості IoT-пристроїв вимагає глобальної інфраструктури з низькою затримкою та високою пропускною здатністю. Розподілені угрупування малих супутників, що працюють у суб-ТГц (≈ 60 ГГц) діапазоні, здатні забезпечити швидкі міжсупутникові лінії зв’язку, зменшити навантаження на наземну мережу та підвищити автономність орбітальних систем. Створення внутрішньої радіомережі такого угрупування із використанням фазованої антенної решітки (ФАР) є актуальним напрямом розвитку 6G-/NTN-технологій, адже відкриває можливості для каналів > 100 Гбіт/с на дальностях до 1 км та точного контролю взаємного руху кубсатів. Мета. Розробити концепцію та макет приймально-передавального модуля суб-ТГц-діапазону для внутрішньої радіомережі розподіленого супутника, що одночасно забезпечує високошвидкісну передачу корисного навантаження; радіолокаційне вимірювання відносних координат елементів угрупування. Об’єкт дослідження. Процеси передачі даних і радіолокаційних вимірювань у внутрішній мережі розподіленого супутника, яка функціонує в суб-ТГц-діапазоні. Предмет дослідження. Методи та технічні засоби формування вузькоспрямованих променів ФАР, гібридного (аналогово-цифрового) формування променя та двофункціонального використання каналу «зв’язок / радіолокація» для групи кубсатів. Мета дослідження. Підвищення пропускної здатності та точності визначення координат у мережі розподіленого супутника шляхом застосування суб-ТГц-ФАР з гібридним формуванням променя й оптимізованих алгоритмів часово-частотного розподілу слотів. Поставлена мета передбачає розв’язання таких завдань Розробити архітектуру внутрішньої радіомережі з двома режимами роботи - «дані» і «вимірювання координат». Спроєктувати гібридну ФАР головного супутника та алгоритм її сканування. Створити метод радіолокаційного визначення похиленої дальності й напрямних косинусів кубсата. Провести аналіз особливостей поширення сигналу на 60 ГГц у космосі та оцінити лінійний бюджет на дальностях до 1 км. Змоделювати ДСХ ФАР і розрахувати фазові зсуви для відхилення променя. Оцінити пропускну здатність мережі та похибки вимірювання координат у реальних умовах експлуатації. Методи дослідження. У ході дослідження використовується теоретичний аналіз електродинамічних моделей ФАР, дискретне перетворення Фур’є для синтезу діаграми спрямованості, методи радіолокації з узгодженим відгуком, а також проведено теоретичний аналіз енергетичного бюджету й статистичних похибок вимірювань. Отримані результати. В результаті представлено технічну складову та характеристики для розподіленого супутника, запропоновано структурну схему внутрішньої мережі з часовим поділом слотів. Розроблено макет гібридної ФАР 8 × 8 зі ступенем електронного сканування що може коригуватися в залежності від потреб, так як і коефіцієнт підсилення. Обґрунтовано можливість досягнення швидкості 20 Гбіт/с. Розроблено алгоритм визначення координат.
dc.description.abstractotherRelevance of the work. The rapid growth of IoT devices demands a global infrastructure with low latency and high throughput. Distributed constellations of small satellites operating in the sub-THz (~ 60 GHz) band can provide high-speed intersatellite links, reduce the load on ground networks, and increase the autonomy of orbital systems. Creating an internal radio network for such a constellation using a phasedarray antenna (PAA) is a relevant direction for 6G/NTN technologies, as it opens possibilities for > 100 Gbit/s channels at ranges up to 1 km and accurate relative-motion control of CubeSats. Goal. To develop a concept and prototype of a sub-THz transceiver module for the internal radio network of a distributed satellite that simultaneously provides - high-speed payload transmission; - radar measurement of the relative coordinates of the constellation elements. Object of research. Data-transfer and radar-measurement processes within the internal network of a distributed satellite operating in the sub-THz band. Subject of research. Methods and technical means for forming narrow PAA beams, hybrid (analog-digital) beamforming, and dual-function use of the “communication / radar” channel for a CubeSat group. Research objective. To increase throughput and coordinate-determination accuracy in a distributed-satellite network by employing a sub-THz PAA with hybrid beamforming and optimized time-frequency slot-allocation algorithms. The set goal involves solving the following tasks 1. Develop the architecture of the internal radio network with two operating modes- “data” and “coordinate measurement.” 2. Design a hybrid PAA for the master satellite and its scanning algorithm. 3. Create a method for radar determination of the slant range and direction cosines of a CubeSat. 4. Analyze 60 GHz signal propagation in space and evaluate the link budget at ranges up to 1 km. 5. Simulate the PAA radiation pattern and calculate phase shifts for beam steering. 6. Estimate the network throughput and coordinate-measurement errors under real operating conditions. Research methods. The study employs theoretical analysis of PAA electrodynamic models, discrete Fourier transform for radiation-pattern synthesis, matched-filter radar methods, as well as theoretical analysis of the energy budget and statistical measurement errors. Obtained results. The technical components and characteristics for a distributed satellite are presented, and a structural diagram of the internal network with time-slot division is proposed. A prototype 8 × 8 hybrid PAA has been developed, with an electronically steerable beam and adjustable gain. The feasibility of achieving 20 Gbit/s data rates is substantiated. An algorithm for coordinate determination has been devised.
dc.format.extent79 с.
dc.identifier.citationОхременко, Є. О. Система передачі інформації та контролю зближення в розподіленому супутнику в терагерцовому діапазоні : дипломна робота ... бакалавра : 172 Телекомунікації та радіотехніка / Охременко Єгор Олександрович. – Київ, 2025. – 79 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/74997
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectРозподілені супутники
dc.subjectтерагерцовий діапазон частот
dc.subjectвнутрішня мережа
dc.subjectвнутрішня радіомережа
dc.titleСистема передачі інформації та контролю зближення в розподіленому супутнику в терагерцовому діапазоні
dc.typeBachelor Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Ohremenko_bakalavr.pdf
Розмір:
1.45 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Бакалаврські роботи (ТК)
Бакалаврські роботи