En undersøkelse av bølgeutbredelsesforholdene mellom lavbanesatellitter og polare områder, spesielt Svalbard.

Abstract

Ved support på lavbanesatellitter er den laveste elevasjonsvinkelen det er mulig å følge satellitten ned til bestemmende for tilgjengelig nedlastingstid. Kongsberg Satellitte Service har en jordstasjon på Svalbard(SvalSat) hvor de tilbyr support på jordobservasjonsatellitter i polbane, og den gunstige geografiske beliggenheten gjør at men derfra ser 14 av 14 omløp for en slik satellitt. Noen omløp vil ha svært lav elevasjonsvinkel i forhold til jordstasjonen SvalSat, og for å øke den tilgjengelige nedlastingstiden er det ønskelig å følge satellitten så langt ned i elevasjon som mulig. Aktuelle frekvensbånd er i hovedsak X-bånd, men Ka-bånd vil bli tatt i bruk i fremtidige systemer. Denne oppgaven tar for seg problemstillinger som oppstår ved kommunikasjon mellom lavbanesatellitt og jordstasjon ved ekstremt lave elevasjonsvinkler. I den forbindelse er det foretatt en karakterisering av transmisjonsmediet for å kartlegge dempningen på signalet i atmosfæren. Teorien viser at scintillasjon er det fenomenet som i størst grad er bestemmende for kvaliteten på linken, og dempningen øker betraktelig når elevasjonsvinkelen nærmer seg 0 grader. Målinger av Eb/No på to aktuelle satellitter viser at dempningen er lav ned mot 3 grader elevasjon, og eksponentielt økende under dette igjen. Linkbudsjett for disse to satellittene i X-bånd viser en positiv linkmargin ned mot 2 grader, og dette bekreftes av måleresultatene. Aksessbetraktninger viser at for lavelevasjonspass kan man øke den tilgjengelige aksesstiden med opp mot 70 % dersom kravet til elevasjonsvinkel senkes fra 5 til 2 grader. For pass hvor satellitten passerer direkte over jordstasjonen er tilsvarende økning i aksesstid på 13 % Teoretiske vurderinger av linkkvaliteten for fremtidige systemer i Ka-bånd viser at den atmosfæriske dempningen øker betraktelig sammenlignet med X-bånd. Linkbudsjett for et system i Ka-bånd gir positiv linkmargin ned mot 5 grader elevasjon.