Millora de les comunicacions espacials

Investigadors la Universitat Politècnica de València (UPV), la Universitat d’Alacant (UA) i la Universitat de Castella-la Manxa (UCLM) han aconseguit millorar la capacitat en maneig de potència de filtres per a comunicacions espacials de satèl·lits xicotets en òrbita baixa.

La investigació, publicada en la revista IEEE Microwave and Wireless Technology Letters, està centrada a millorar la potència màxima que els filtres en tecnologia ESIW (guia d’ona buida integrada en substrat) poden suportar. L’article, que firmen el doctorand Antonio Seller Rueda i el professor Stephan Marini, junt amb els investigadors de la Universitat Politècnica de València, Héctor Esteban i Vicente E. Boria, i de la Universitat de Castella-la Manxa, Darío Herraiz i Ángel Belenguer, se centra en filtres passabanda de microones que operen a 10,5 GHz en tecnologia ESIW i que es pot aplicar també per a dispositius a freqüències més altes.

El treball, segons explica Marini, “aborda un problema especialment rellevant en aplicacions espacials, com el llançament de satèl·lits xicotets en òrbita baixa”. Durant el llançament, l’investigador indica que “la despressurització d’uns certs components obliga a passar per rangs de pressió crítics en els quals la potència màxima admissible es redueix considerablement, condicions en les quals pot aparèixer l’efecte corona, una descàrrega elèctrica molt perjudicial que limita el funcionament segur dels dispositius i, en el pitjor dels casos, un dany permanent”.

La solució proposada en l’article “consisteix a introduir obertures en zones crítiques dels filtres per a redistribuir el camp elèctric i minimitzar-ne la intensitat màxima”.

En primer lloc, segons explica, “s’identifiquen les regions crítiques on el camp elèctric aconsegueix la intensitat màxima mitjançant simulacions electromagnètiques”. A continuació, la investigació aplica “una estratègia basada en la introducció de ranures en les tapes inferior i superior dels filtres ESIW i així modificar la distribució del camp en les zones més crítiques sense comprometre’n la resposta elèctrica”.

L’investigador afirma que “els resultats mostren un augment del llindar de la potència de descàrrega, respecte a un filtre passabanda ESIW de referència, sense ranures i amb les mateixes especificacions elèctriques”.

Segons destaca, “la proposta l’han validada mitjançant simulacions electromagnètiques, prediccions de descàrrega i assajos experimentals d’alta potència fets a l’European High-Power RF Space Laboratory del Val Space Consortium (VSC) i de l’Agència Espacial Europea (ESA), que hi ha a València”.

Els investigadors de la UA han fet l’estudi teòric i el disseny dels components, mentre que des de la UCLM s’han encarregat de fabricar-los, i des de la UPV han aportat les mesures experimentals i la interpretació pràctica.

Els resultats mesurats, segons precisa Boria (investigador de la UPV que ha coordinat el treball experimental), “demostren un augment del llindar de descàrrega corona, amb millores d’entre 2 i 3,1 dB respecte al filtre ESIW de referència, fet que millora l’estat de l’art actual de filtres en tecnologia ESIW i contribueix a desenvolupar components passius de microones més robustos i eficients per a futures comunicacions espacials”.

Des de la UCLM s’han materialitzat amb èxit els dissenys proposats, els quals garanteixen estàndards de qualitat i fiabilitat alts en cada un dels components. Per a Darío Herraiz, investigador de la Universitat de Castella-la Manxa, “la nostra experiència tècnica ha fet que puguem afrontar i resoldre amb eficàcia els diferents reptes tecnològics sorgits al llarg del projecte, especialment els relacionats amb la complexitat dels prototips i les exigències pròpies d’aquesta classe de dispositius d’alta freqüència”.