3U 큐브샛용 9600보드 UHF 다운링크 크기 조정: 전체 설명

미션

대학이나 스타트업 아마추어 라디오 미션을 위해 3U 큐브셋을 디자인하고 계시잖아요.다운링크 주파수: 437.5MHz (아마추어 UHF).데이터 속도: 9600 보드, BPSK 또는 GMSK.그라운드 스테이션: **방위각/고도 로터에 크로스 야기를 장착한 아담한 뒷마당 설치 또는 라즈베리 파이 (Raspberry Pi) 로 운영되는 SatNOGS 스테이션.

링크를 닫을 수 있나요?마진은 얼마나 남았나요?지평선을 거의 비울 수 없는 패스 중에는 어떤 일이 벌어질까요?

rftools 새틀라이트 링크 버짓 애널라이저및 여기에 내장된 아마추어 큐브샛 (UHF, AMSAT/SatNOGS) 프리셋으로 자세히 살펴보겠습니다.

프리셋

아마추어 큐브샛 (UHF, AMSAT/SatNOGS) 프리셋을 로드하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다. 위성은 소형 캔티드 턴스타일 안테나에서 약 500mW를 방사하며, 이 안테나는 -3dBW (27dBm) 의 EIRP를 제공합니다.지상 G/T 의 -12 dB/K는 전형적인 SatNOGS급 관측소입니다. 교차하는 야기는 약 12dBi이고, 피드 손실은 몇 dB에 달하며, 시스템 잡음 지수는 약 1.5dB에 스카이 노이즈를 더한 수신기를 탑재하고 있습니다.

경로 거리는 궤도 고도가 아니라 경사 범위입니다.400km 궤도에 있는 위성은 바로 머리 위에 있을 때만 400km 떨어져 있습니다.해발 30도에서는 739km 떨어져 있습니다.

$R_E$ = 6378km, $h$ = 400km, $\theta$ = 30°입니다.대신 고도를 입력하면 자유 공간 손실이 5.3dB 줄어들 수 있습니다.

1단계: 30° 고도에서의 예산

실행을 클릭하면 도구가 다음을 계산합니다.

• FSPL = $20\log_{10}(4\pi \cdot 739\,\mathrm{km} \cdot 437\,\mathrm{MHz}/c)$ = 142.6dB.
• 기체 흡수율 = 0.02 dB.UHF에서는 구름과 비의 감쇠가 0으로 줄어듭니다.
• C/N0 = EIRP + G/T − FSPL − 손실 + 228.6 = 70.65dBHz (0.3dB의 포인팅 및 편광 손실 포함)
• 필수 C/N0 = $E_b/N_0 + 10\log_{10}(R_b) = 5 + 10\log_{10}(9600)$ = 44.82 dBHz.
• 마진 = 25.8dB.

두 가지 주의 사항.ITU-R 레인 및 가스 모델은 1GHz 이상부터 지정되므로 툴은 437MHz에서 해당 모델을 추정합니다. 어느 쪽이든 손실은 수백 분의 1dB에 달합니다.또한 이 공구의 단일 0.3dB 포인팅 및 편광 항은 텀블링 큐브샛 치고는 작습니다. 즉, 자세에 따라 기울어진 회전식 문짝과 십자형 야기 사이의 편광 손실이 0.5—3dB에 달합니다.

25.8dB의 마진은 엄청납니다.UHF 아마추어 링크는 데이터 속도가 매우 낮기 때문에 넉넉합니다. 9600bit/s에는 44.8dBHz만 필요합니다.

2단계: 패스 지오메트리

전체 패스에 걸친 동일한 위성:

5°에서도 링크 버짓 마진은 18dB입니다.UHF 큐브샛 링크는 링크 버짓 부족으로 인해 중단되지 않습니다.탈락하는 이유는 다음과 같습니다.

1. 도플러 — 437MHz에서 LEO 패스는 몇 분 내에 캐리어를 최대 ±10kHz까지 이동시킵니다.수신기가 이를 추적해야 합니다.
2. 우주선 추락 — 제어되지 않은 큐브싯이 지상국 전체를 가로질러 안테나를 쓸어버립니다.5~10dB의 텀블 마진을 사용하세요.
3. 그라운드 멀티패스 — 고도가 낮으면 지면 반사가 발생하여 신호가 희미해집니다.
4. 로컬 노이즈 — 전력선 잡음, 케이블 TV 누수 및 판잣집의 스위칭 공급 장치로 인해 유효 소음 온도가 10—20dB 상승할 수 있습니다.

수평선의 18dB는 이러한 소음의 대부분을 흡수합니다.

3단계: 소규모 지상국

휴대용 스테이션 (SDR 동글에 들어가는 약 8dBi의 휴대용 애로우 안테나) 은 G/T 에서 −22dB/K에 가까워집니다. G/T를 −22dB/K로 변경하고 30°에서 다시 실행하십시오.

• C/N0은 10dB 감소하여 60.65dBHz로 떨어집니다.
• 마진 = 15.8dB.

여전히 편안하기 때문에 휴대용 스테이션은 초기 단계 임무를 위한 실용적인 백업 장치입니다.

4단계: 더 높은 데이터 속도

페이로드가 9600비트/초 텔레메트리 대신 115kbit/s의 이미지를 원한다면 어떻게 될까요?데이터 전송률을 115,000으로 변경:

• 필수 C/N0 = $5 + 10\log_{10}(115{,}000)$ = 55.61dBHz.
• 30°에서의 마진 = 15.1dB

1Mbit/s에서 30°에서의 마진은 여전히 5.7dB이지만, 5° 고도에서는 버스트가 7.9dB 더 나빠져 약 -2.2dB가 남습니다. 따라서 1Mbit/s 다운링크는 각 패스의 높은 부분에서만 작동합니다.이때 일반적으로 링크 버짓이 아닌 아마추어 할당의 채널 너비가 제한을 설정합니다.

5단계: 디자인 검토를 위한 몬테카를로

설계 검토 또는 IARU 주파수 조정 요청을 하기 전에 몬테카를로를 실행하세요.이는 명목 예산에 대한 불확실성 모델입니다.

• EIRP 및 G/T: 정상, 각각 σ = 0.3 dB.
• 포인팅 손실: 기하급수적, 평균 0.2dB.
• 강우 속도: 대수 정상, σ = 0.5 — UHF에서는 무관.
• 페이딩: |정상|, σ = 0.4 dB.

프리셋의 경우 p5/p50/p95 여백은 24.4/ 25.3/ 26.2dB입니다.헤드룸 옆의 불확실성이 작기 때문에 스프레드가 2dB 미만인데, 이는 링크가 견고하다는 단적인 신호입니다.텀블이나 멀티패스를 모델링하지 않으므로 2단계의 텀블 마진을 명시적으로 유지하세요.

시나리오 저장

변형을 살펴본 후 시나리오 URL 복사를 클릭하고 링크를 임무 문서에 붙여넣으세요. 검토자는 정확히 동일한 내용을 볼 수 있습니다.CSV 내보내기는 디자인 리뷰 패킷의 AMSAT/IARU 스타일 스프레드시트에 예산을 기록합니다.

큐브샛 팀을 위한 시사점

1. 고도가 아닌 경사 범위를 입력하십시오. 400km 궤도에서 30도 고도에서 차이는 5.3dB입니다.
2. UHF 아마추어 링크는 마진이 크습니다 — 500mW 및 9600비트/s의 경우 30°에서 약 26dB입니다.
3. 바인딩 제약 조건은 링크 버짓이 아니라 도플러, 텀블, 멀티패스 및 로컬 노이즈입니다.
4. 휴대용 핸드헬드 스테이션은 약 16dB의 여유를 두고 위성을 복사할 수 있습니다.
5. 각 패스의 일부에 더 높은 데이터 요금이 적용됩니다. 가장 낮은 유효 수준에서 예산을 확인하세요.

2026-09-19업데이트됨.프리셋의 경로 거리는 400km의 궤도 고도였으나, 이제 30° 고도에서 739km의 경사 범위이며, 위의 여백도 이에 따라 변경되었습니다 (이전의 31.5dB는 오버헤드 값이었습니다).도구에 있는 모든 LEO 프리셋에 동일한 보정이 적용되었습니다. 위성 링크 버짓 분석기 열기 →