Diseño de una antena espiral en banda S para navegación integrada sobre una antena gap-waveguide en banda Ka para comunicaciones

Este proyecto forma parte de una propuesta de la Agencia Espacial Europea (ESA) y consiste en diseñar una antena para aplicaciones de comunicaciones por satélite, la cual operaría en un rover lunar para comunicaciones y posicionamiento del mismo y transmisión de datos a la Tierra, ya sea de forma directa o mediante un satélite relay. Las conexiones inalámbricas serían tanto en enlace ascendente como descendente para dos servicios distintos (unidireccional y bidireccional), cumpliendo para cada especificación la normativa vigente y siguiendo un conjunto de requisitos de diseño establecidos que permitan optimizar al máximo el rendimiento durante su ciclo de vida. Se plantea así la elaboración de un prototipo de diseño formado por dos subsistemas: el primero de ellos se compone de una antena de tipo espiral para navegación en 2,0675 GHz, 2,245 GHz y 2,4835 GHz (banda S) con polarización circular y que sería capaz de transmitir y recibir datos con un bitrate máximo de 10 kbps bidireccional. Los datos de navegación son necesarios en aplicaciones satelitales ya que es preciso conocer en todo momento las efemérides y el almanaque del satélite, monitorizar que estos sean correctos y aplicar las correcciones necesarias, además de poder usarse para implementar un sistema de posicionamiento en tiempo real. De esta forma, se analizarán diferentes tipos de espirales que permitan perfeccionar la solución propuesta. Esta antena de espiral se integraría e instalaría sobre el segundo subsistema, una antena de tipo gap-waveguide para comunicaciones en 23 GHz y 27 GHz (banda Ka), la cual trabajaría con los datos útiles de la misión y, por ello, constaría con unos requisitos de transmisión más exigentes, demandando una tasa binaria máxima de 400 Mbps en el enlace ascendente y 200 Mbps en el enlace descendente. Tomando como partida un diseño inicial de esta antena, el objetivo será estudiar cómo integrar ambos subsistemas para que en conjunto actúen de forma eficiente como una sola antena, reduciendo el acople mutuo. Por tanto, se estudiará el estado del arte de ambas tecnologías, se simularán los modelos 3D utilizando software especializado y se fabricará físicamente un prototipo para medir su respuesta, analizando así el comportamiento, tanto simulado como real, de cada subsistema por separado y los efectos desfavorables que se producen entre ellas al operar conjuntamente. Finalmente, una vez realizado correctamente el diseño y la integración de todos los componentes, esta antena se instalaría en un rover que se comunicaría con un satélite artificial, y cuyo sistema de radiofrecuencia sería capaz de proveer múltiples y diferentes tipos de servicios de radiocomunicaciones en enlaces satelitales superficie - órbita