Citation
Ruiz González, Javier
(2013).
Diseño, implementación y verificación de una antena de microondas.
Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.U.I.T. Telecomunicación (UPM), Madrid.
Abstract
A lo largo de este proyecto se han tratado las diferentes fases que tienen lugar durante el desarrollo del programa de Diseño y Verificación de una Bocina en Banda C destinada a un satélite comercial de comunicaciones.
En un primer lugar, se introduce el proyecto en el mundo real realizando una pequeña aproximación a los satélites artificiales y su historia.
Después, en una primera fase, se describen los diversos puntos de la etapa de diseño y los resultados de la simulación de nuestra Antena. Se estudian por separado los
diferentes elementos que componen el equipo, y además, se realiza un análisis de los parámetros eléctricos que se deben tener en cuenta durante el diseño para adaptar el
comportamiento de la Antena a los requisitos solicitados por el cliente.
Antes de realizar la verificación de la Antena, se procede a la definición de los ensayos,
que se debe realizar sobre el equipo con el fin de simular las condiciones a las que se
verá sometido. Pruebas y medidas, niveles de test, etc. que nos ayudan a demostrar que
nuestra Antena está preparada para realizar su misión en el espacio. Se hará una
descripción sobre la forma de realizar de los ensayos y de las instalaciones donde se van
a llevar a cabo, además del orden que llevaremos durante la campaña.
Una vez determinados los test y con la Antena fabricada y lista, se procede a la
Verificación de nuestro equipo mediante la Campaña de Ensayos con el objetivo de
caracterizar por completo el funcionamiento de nuestra Antena en cualquier
circunstancia. Se muestran los resultados obtenidos en los test siguiendo el orden
establecido por el Test Plan. Medidas en Laboratorio y Radiación, los test de vibración
y las pruebas ambientales en las Cámaras Térmicas de Vacío, y medidas eléctricas en
condiciones extremas de temperatura y presión. Y una vez realizada la Campaña, se
vuelve a medir la Antena para comprobar el funcionamiento tras soportar todos los
ensayos. Se analizan los resultados obtenidos en cada una de las pruebas y se comparan
con las simulaciones obtenidas durante la fase de diseño.
Finalmente, se realiza un pequeño resumen de los valores más importantes obtenidos
durante la Verificación y exponen las Conclusiones que se desprende de dicho proceso.
Como último punto del proyecto, se estudian las correcciones y mejoras que se podrán
llevar a cabo en futuros programas gracias a lo que hemos aprendido en este proyecto.
Abstract
This project presents a C Band Horn Antenna for a commercial communications
satellite. All the different phases from Design to Verification are presented.
First of all, an introduction to artificial satellites and their history is presented to put this
project into perspective.
Next, the electrical design of the Antenna is presented. Taking into account the
theoretical fundamentals, each element that comprises this Antenna was designed. Their
electrical performances, obtained from analysis using commercial software, are
presented in the simulation results. In the design of each element of the antenna, some
critical parameters are set and optimized in order to be compliant with the global
requirements requested by the customer.
After the design is completed, it is necessary to define the Test Campaign that has to be
carried out in order to verify the validity of the designed and manufactured Antenna.
Therefore, a Test Plan and the Electrical and Environmental Test Procedures are
defined. This Test Campaign must be representative of the same conditions of the real
space mission. Considering this, the following are defined: parameters for the network
analyzer and radiation patterns measurements; test levels for the environmental test;
definition of the RF measurements to be carried out and the temperatures to be applied
in the thermal vacuum cycling. If the Antenna surpasses these tests, it will be ready to
perform its mission in space over the entire satellite’s life cycle. The facilities where the
tests are performed, as well as the sequence of the tests along the campaign are
described too.
After that, the Test Campaign is performed to fully characterize the Antenna in the
space simulated conditions. Following the order established in the Test Plan, a radiation
pattern and laboratory parameters are measured to correlate its electrical response with
the simulations. Then, vibration and thermal vacuum tests are performed to verify its
behavior in extreme environmental conditions. Last, if the final electrical results are the
same as the initial ones, it can be stated that the antenna has successfully passed the Test
Campaign.
And finally, conclusions obtained from the data simulation design and Test Campaign
results are presented. Status of Compliance with the specification is shown to
demonstrate that the Antenna fulfills the requested requirements. Although the purpose
of this project is to design and verify the response of C Band Horn Antenna, it is
important to highlight improvements for future developments and the lessons learnt
during this project.