ES2980204T3

ES2980204T3 - Satélite

Info

Publication number: ES2980204T3
Application number: ES19802144T
Authority: ES
Inventors: Rafal Modrzewski; Martin Neerot
Original assignee: Iceye Oy
Current assignee: Iceye Oy
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2024-09-30
Anticipated expiration: 2039-11-08
Also published as: EP3877263B1; PL4353601T1; US20220002003A1; US12060171B2; EP4353601A3; EP3877263C0; WO2020094872A1; GB201818326D0; EP3877263A1; GB2578793B; PL3877263T3; GB2578793A; EP4353601A2; US20240359827A1

Abstract

Un satélite comprende un cuerpo y una estructura generalmente plana que se extiende desde el cuerpo. Una o más antenas de radiofrecuencia "RF", un sistema de amplificación para señales RF y un sistema de distribución de energía para el sistema de amplificación están montados en la estructura generalmente plana. Dos o todos los sistemas de distribución de energía, las una o más antenas RF y el sistema de amplificación están dispuestos en respectivas placas paralelas (310, 312, 314) que forman parte de la estructura generalmente plana (300). Una o más de las placas paralelas (310, 312, 314) y los componentes montados en las mismas pueden estar conectados a otra placa similar para formar, respectivamente, un sistema de distribución de energía más grande, un conjunto de antenas o un sistema de amplificación, por ejemplo, dispuestos en una pluralidad de módulos, cada uno de los cuales comprende al menos una antena, al menos un sistema de distribución de energía y al menos un amplificador soportado en al menos dos placas respectivas. Un satélite puede fabricarse ensamblando los módulos para formar una estructura generalmente plana y uniendo la estructura plana a un cuerpo de satélite. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Satélite

La presente invención se refiere a satélites, por ejemplo, satélites de comunicaciones, satélites de observación de la Tierra y otros tipos de satélites.

Antecedentes

Los satélites de comunicaciones en órbita alrededor de la Tierra se usan en una diversidad cada vez mayor de aplicaciones. Los satélites de comunicaciones pueden transportar información entre diferentes puntos de la Tierra y/o entre satélites. Los satélites de observación de la Tierra típicamente tienen equipos ópticos, por ejemplo, para cartografiar los contornos de la Tierra usando la temporización de las señales de eco recibidas; algunos, por ejemplo, pueden transportar equipos de radar para enviar y recibir señales de radar. T al información de contorno puede ser útil en una diversidad de aplicaciones, incluyendo la observación de la actividad de los barcos, la detección de la deforestación y la detección de actividades mineras. Una clase particular de satélite de observación de la Tierra es un satélite “ SAR” con radar de apertura sintética, bien conocido en la técnica, en el que la apertura es efectivamente mayor que su tamaño real. Una diferencia entre los satélites de comunicaciones y los satélites de observación de la Tierra es que uno transporta principalmente información mientras que el otro genera principalmente información. Estas funciones no son exclusivas de un tipo de satélite u otro. Un satélite de comunicaciones puede tener alguna capacidad de generación de información y un satélite de observación de la Tierra puede tener alguna capacidad para transportar información recibida desde la Tierra y/u otro satélite.

La estructura de un satélite puede comprender un cuerpo sobre el que se montan componentes o en el que se alojan. Se pueden montar paneles solares en el exterior de la carrocería para proporcionar energía a los componentes. Un satélite también puede comprender una o más estructuras generalmente planas que se extienden desde el cuerpo y que pueden soportar una o más antenas. Las estructuras generalmente planas pueden montarse con respecto al cuerpo de tal manera que puedan desplegarse para extenderse desde el cuerpo, por ejemplo, una vez que el satélite está en órbita. Se pueden montar uno o más paneles solares en las estructuras generalmente planas además o de forma alternativa a montarse en el cuerpo. Tales estructuras extendidas generalmente planas se denominan en la presente memoria por conveniencia “ alas” . Se apreciará que, las “ alas” tal como se describen en la presente memoria no tienen los mismos requisitos de rendimiento aerodinámico que, por ejemplo, las alas de una aeronave.

En los satélites de observación de la Tierra, las antenas de radar pueden estar situadas en las alas de satélite. No todos los satélites tienen estructuras extensibles, pero, en ocasiones, son necesarias. Por ejemplo, algunos satélites requieren una gran área de antena que es demasiado grande o poco práctica para colocarla en un cohete sin plegarla. Las señales recibidas y/o transmitidas desde las antenas requieren amplificación, lo que requiere energía. En el cuerpo del satélite se puede proporcionar, por ejemplo, amplificación y energía para antenas de radar. En una disposición de este tipo se producen pérdidas y hay ruido adicional en las señales debido a la separación física de las antenas de los amplificadores. Por tanto, se ha propuesto incluir antenas de radar, distribución de energía y amplificación en una o más alas de satélite. Tales propuestas hasta la fecha han requerido componentes personalizados y procesos de ensamblaje especializados. El documento US 2018/246.202 A describe un satélite de radar que comprende una unidad de radar que incluye una pluralidad de paneles de radar acoplados entre sí en una única forma de placa plana, incluyendo cada uno de la pluralidad de paneles de radar una pluralidad de antenas que transmiten y reciben ondas de radar y una célula solar; y una unidad de comunicación/control que realiza comunicaciones con un punto en la Tierra o una nave espacial. La unidad de radar incluye: una matriz de paneles de radar que es una estructura en forma de placa que incluye la pluralidad de paneles de radar; y una estructura de armazón desplegable que incluye una pluralidad de miembros de marco laterales que soportan la pluralidad de paneles de radar, respectivamente, y acoplados entre sí de tal manera que los miembros de marco laterales son plegables y desplegables. El documento US 2016/380.486 A describe una estación de energía solar espacial, un módulo satelital generador de energía y/o un método para recolectar radiación solar y transmitir energía generada usando la corriente eléctrica producida a partir de la misma. Los transmisores de energía se pueden coordinar como una matriz en fase y la energía generada por la matriz en fase se transmite a uno o más receptores de energía para lograr la generación y entrega de energía inalámbrica remota. En muchas realizaciones, se distribuye una señal de referencia dentro de la estación de energía solar espacial para coordinar la matriz en fase. En varias realizaciones, se utilizan determinaciones de las ubicaciones relativas de las antenas en la matriz para evaluar el desplazamiento de fase y/o la modulación de amplitud para aplicar la señal de referencia en cada transmisor de energía.

Quienes diseñan satélites de todo tipo pretenden hacerlos más ligeros, más eficientes, más capaces de soportar altas temperaturas y más fáciles de modificar o reparar. Algunas realizaciones de la invención abordan uno o más de estos objetivos.

Resumen

Este resumen se proporciona para presentar una selección de conceptos en una forma simplificada que se describen con más detalle a continuación en la descripción detallada. Este sumario no pretende identificar características clave o características esenciales de la materia reivindicada, ni está destinado a usarse para determinar el alcance de la materia reivindicada.

Las realizaciones de la invención proporcionan un satélite en el que los componentes están dispuestos en respectivas placas paralelas. Esto puede facilitar la gestión del calor y la reparación o sustitución de los componentes. Las placas pueden comprender módulos de una estructura mayor y un satélite puede comprender múltiples módulos. El término “ placa” se usa en la presente memoria salvo que se indique lo contrario para referirse a una pieza generalmente plana de cualquier material rígido adecuado. Una placa como la descrita en la presente memoria puede ser, por ejemplo, del tipo que se sabe que se usa para montar componentes electrónicos de satélites.

Según realizaciones de la invención, un satélite comprende un cuerpo y una estructura generalmente plana que se extiende desde el cuerpo. Una o más antenas de radiofrecuencia “ RF” , un sistema de amplificación para señales de RF y un sistema de distribución de energía para suministrar energía al sistema de amplificación están montados en la estructura generalmente plana. La una o más antenas de RF y el sistema de amplificación, y, opcionalmente, el sistema de distribución de energía, están dispuestos en respectivas placas paralelas que forman parte de la estructura generalmente plana. La una o más antenas están conectadas mediante conectores RF a uno o más amplificadores del sistema de amplificación. Las placas están colocadas en una disposición espaciada con elementos de soporte que mantienen la separación entre las placas; y los elementos de soporte hacen contacto con al menos la placa que soporta el sistema de amplificación para actuar como un disipador de calor para el sistema de amplificación. Una o más de las placas paralelas y los componentes montados en las mismas pueden conectarse a otra placa similar para formar, respectivamente, un sistema de distribución de energía, una matriz de antenas o un sistema de amplificación más grande. Por ejemplo, se pueden disponer placas paralelas en una pluralidad de módulos, comprendiendo cada módulo al menos una antena, al menos un sistema de distribución de energía y al menos un amplificador soportado en al menos dos placas respectivas. Se puede fabricar un satélite ensamblando los módulos para formar una estructura generalmente plana; y unir la estructura plana a un cuerpo satélite. Cada módulo puede considerarse un extremo frontal de RF modular para un satélite que comprende al menos una antena, al menos un sistema de distribución de energía y al menos un amplificador soportado en respectivas placas paralelas en una disposición espaciada.

Breve descripción de los dibujos

Algunas realizaciones preferidas de la invención se describirán a manera de ejemplo y con referencia a los siguientes dibujos, en los que:

La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra los componentes de un satélite según ejemplos que no se reivindican actualmente, pero que pueden ser útiles para comprender aspectos de los mismos;

la figura 2 es una vista esquemática en perspectiva que ilustra la estructura de un satélite según algunas realizaciones de la invención;

la figura 3 es una vista esquemática en sección transversal a través de un ala del satélite de la figura 2;

la figura 4 es un diagrama esquemático que muestra los componentes principales montados en una placa de antena según algunas realizaciones de la invención;

la figura 5 es un diagrama esquemático que muestra los componentes principales montados en una placa de amplificación según algunas realizaciones de la invención;

la figura 6 es un diagrama esquemático que muestra los componentes principales montados en una placa de distribución de energía según algunas realizaciones de la invención;

la figura 7 es un diagrama de flujo de un método de fabricación de un satélite.

Se usan números de referencia comunes en todas las figuras para indicar características similares.

Descripción detallada

Las realizaciones de la presente invención se describen a continuación únicamente a manera de ejemplo. Se describen diversas realizaciones de la invención con diversas características. Las realizaciones descritas con referencia a los dibujos se refieren a un satélite que comprende componentes de radar, pero se apreciará que las realizaciones de la invención no se limitan al radar.

Un satélite típicamente comprende al menos los siguientes componentes: una fuente de energía, tal como un panel solar o un conjunto de paneles solares; un sistema de comunicación y una o más antenas para transmitir y recibir señales que contienen datos, por ejemplo hacia y desde estaciones terrestres y/u otros satélites; un sistema informático para procesar los datos; un sistema de distribución de energía para suministrar energía desde la fuente de energía al sistema de comunicación y al sistema informático; y uno o más sensores para recoger datos. En el caso de los satélites de observación de la Tierra, los sensores pueden incluir antenas de radar. Los sensores también pueden incluir cualquiera de los dispositivos de captura de imágenes, sensores de temperatura y más, como será conocido por los expertos en la técnica. La fuente de energía puede incluir almacenamiento de energía, por ejemplo, en forma de una o más baterías, proporcionadas, por ejemplo, para permitir que el satélite opere en condiciones de poca luz solar. Esto es útil, por ejemplo, si se requiere que el equipo transportado por el satélite realice la monitorización en todo momento.

Los satélites según algunas realizaciones de esta invención también pueden comprender sistemas que no se describen más detalladamente en la presente memoria, tales como, aunque no de forma limitativa, un sistema de control de calor, un sistema de control de actitud para garantizar que el satélite apunte en la dirección correcta y un sistema de propulsión.

El sistema de comunicación puede transmitir y recibir señales que contienen datos, por ejemplo, usando frecuencias de radio, y puede comprender uno o más transceptores de rf para convertir señales, tales como, aunque no de forma limitativa, voz y datos, a rf para transmisión o convertir señales de rf recibidas a otros formatos tales como voz y datos.

Los datos transmitidos al sistema de comunicación pueden comprender, por ejemplo, instrucciones de operación. Los datos transmitidos desde el sistema de comunicación pueden derivarse de señales recibidas por antenas de radar u otros sensores.

Según algunas realizaciones de la invención, una o más antenas tales como antenas de radar, un sistema de amplificación y un sistema de distribución de energía están montados en una estructura generalmente plana en respectivas placas paralelas, que se extienden desde el cuerpo del satélite. Una antena de radar puede ser adicional y estar separada de una antena que forma parte del sistema de comunicación.

La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra los componentes de un satélite según ejemplos que no se reivindican actualmente, pero que pueden ser útiles para comprender aspectos de los mismos. Las flechas de línea continua unidireccionales entre componentes se usan para indicar conexiones de energía, las flechas de línea continua bidireccionales se usan para indicar conexiones de señal de RF y las líneas de línea discontinua de puntos se usan para indicar conexiones de datos. En esta realización, algunos componentes están ubicados en el cuerpo del satélite, indicado por el rectángulo 120, y algunos están ubicados en un ala, indicado por el rectángulo 130. El satélite mostrado en la figura 1 comprende una fuente 101 de energía y un sistema 102 de distribución de energía. La fuente 101 de energía y el sistema 102 de distribución de energía suministran energía a un sistema 103 informático y a un sistema 104 de comunicación. La fuente 101 de energía, el sistema 102 de distribución de energía, el sistema 103 informático y el sistema 104 de comunicación reciben el nombre en la técnica “ bus” satelital. El sistema 104 de comunicación puede incluir una o más antenas, por ejemplo, ubicadas en el cuerpo de satélite. De forma alternativa, la comunicación 104 puede enviar y recibir señales a través de una o más antenas en un ala 130.

La fuente 101 de energía y el sistema 102 de distribución de energía mostrados en la figura 1 también pueden suministrar energía a uno o más sensores, no mostrados, que pueden estar ubicados en el cuerpo 120. Los sensores forman parte de lo que se conoce en la técnica como “ carga útil” de satélite. El número y diversidad de sensores puede variar según el uso previsto del satélite.

En el caso de un satélite de observación de la Tierra, la carga útil puede incluir una o más antenas de radar 106 o matrices de antenas, que pueden estar ubicadas en una o más alas 130. Cada antena 106 o matriz de antenas puede tener un amplificador asociado 107, al que se le suministra energía a través de un sistema 108 de distribución de energía desde la fuente 101 de energía, por ejemplo, a través del sistema 102 de distribución de energía. Ambos sistemas 102 y 108 de distribución de energía pueden comprender lógica de control como se describe más detalladamente en la presente memoria.

El amplificador 107 tiene un enlace de comunicación de datos bidireccional con el sistema 103 informático, en el ejemplo ilustrado a través del sistema 108 de distribución de energía, y puede configurarse para enviar datos al sistema 103 informático, tales como datos relacionados con señales de radar recibidas. Los datos pueden procesarse por el sistema 103 de comunicación, por ejemplo, para proporcionar datos del contorno de la Tierra, que, a continuación, pueden enviarse al sistema 104 de comunicación para su posterior transmisión. De forma alternativa, el sistema 103 informático puede enviar datos sin procesar al sistema 104 de comunicación para su procesamiento por un sistema informático remoto, en tierra o en otro satélite. El sistema 103 informático puede enviar datos al amplificador 107, por ejemplo, a través del sistema 108 de distribución de energía, tales como instrucciones de operación, solicitudes de datos y otras señales que resultarán familiares para los expertos en la técnica.

El sistema 104 de comunicación puede comunicarse con estaciones de la Tierra u otros satélites usando comunicación por radiofrecuencia, luz, p. ej., comunicación láser, o cualquier otra forma de comunicación como se conoce en la técnica.

La figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra la estructura de un satélite según algunas realizaciones de la invención. Las dimensiones adecuadas en mm se indican a manera de ejemplo, pero las realizaciones de la invención no se limitan a ninguna dimensión particular. El satélite de la figura 2 comprende un cuerpo 210, en el que pueden alojarse algunos de los componentes del cuerpo 120 de la figura 1, o en el que pueden montarse algunos de los componentes de la figura 1. El cuerpo 210 también recibe el nombre en la técnica como “ bus” ya que puede alojar o soportar los componentes de bus. El cuerpo 210 puede albergar adicionalmente una o más baterías. El cuerpo 210 puede adoptar cualquier forma como es conocido en la técnica. En el ejemplo de la figura 2, el cuerpo 210 es generalmente cuboide. Puede estar parcialmente cerrado, por ejemplo, para alojar y proteger componentes. Un alojamiento puede proporcionar superficies sobre las que se pueden montar componentes. En el ejemplo de la figura 2, un panel solar 215 está montado en una superficie rectangular del cuerpo 210.

El satélite mostrado en la figura 2 comprende una estructura 220 generalmente plana que se extiende desde el cuerpo 210. En el ejemplo de la figura 2, la estructura 220 se extiende en dos direcciones opuestas desde el cuerpo 210, por ejemplo, pero no necesariamente en una disposición simétrica, para proporcionar dos alas, una de las cuales se indica con la referencia 230. Se muestra que la estructura 220 está montada sobre o adyacente a una superficie rectangular del cuerpo 210. La estructura 220 puede comprender un ensamblaje de módulos similares o idénticos como se explicará más adelante en la presente memoria, uno de los cuales se indica con el número de referencia 221. Cada módulo puede comprender un módulo SAR. Cada módulo puede operar independientemente de otros módulos y puede servir como extremo frontal de RF para un satélite. Por ejemplo, en un satélite según algunas realizaciones de la invención no se requieren conexiones entre módulos. En la figura 2 se muestra que los módulos están adyacentes entre sí en una disposición lineal. En las realizaciones que se describirán con más detalle a continuación, los módulos están dispuestos en una única fila. Las realizaciones de la invención no están limitadas a este respecto y una estructura de satélite según algunas realizaciones puede incluir cualquier disposición de módulos uno al lado del otro, en cualquier número de filas, siendo las filas opcionalmente coextensivas.

En satélites según algunas realizaciones de la invención, una o más estructuras generalmente planas similares a la estructura 220 ilustrada pueden unirse a un cuerpo por medio de armazones u otros medios adecuados como es conocido por los expertos en la técnica. Los medios de unión pueden estar articulados para facilitar el movimiento de la estructura 220 plana, o una o más partes de la estructura 220 plana, con respecto al cuerpo de satélite. Cada una de tales estructuras puede comprender un ensamblaje de módulos. En la realización mostrada en la figura 2, la estructura 220 comprende diecinueve módulos 221 en una disposición lineal. Se colocan tres módulos contra una superficie del cuerpo 210 y ocho módulos a cada lado de los tres módulos forman alas respectivas 230. Cada ala 230 puede ser plegable. Esto se indica en la figura 2, donde se muestra que un ala comprende dos paneles 240 que pueden estar articulados entre sí, comprendiendo cada uno cuatro módulos 221. Algunas realizaciones de la invención pueden comprender diferentes números de paneles por ala o diferentes números de módulos por panel.

Una estructura plana tal como la estructura 220 puede comprender, según algunas realizaciones de la invención, uno o más sistemas 108 de distribución de energía, una o más antenas 106 y un sistema de amplificación que comprende uno o más amplificadores 107, en placas respectivas para el sistema de distribución de energía, antena o antenas y amplificador o amplificadores. Un ejemplo de una estructura de este tipo se muestra esquemáticamente en la figura 3 en sección transversal. Un módulo 221 según algunas realizaciones puede comprender un sistema de distribución de energía montado en una primera placa que suministra uno o uno o más amplificadores montados en una segunda placa que amplifica señales hacia y desde una o más antenas montadas en una tercera placa, y también puede comprender la estructura mostrada en la figura 3.

La estructura 300 mostrada en la figura 3 comprende una placa 310 en la que se monta una antena o matriz de antenas, no mostrada. La placa 310 puede soportar una única antena o múltiples antenas tales como la antena 106, por ejemplo, en forma de una matriz de antenas. Las antenas se pueden usar para transmisión, recepción o ambas de radiofrecuencia “ RF” . Existen numerosos métodos para disponer antenas en superficies planas que serán conocidos por los expertos en la técnica y no se describen en detalle en la presente memoria. La estructura 300 comprende además una placa 312 en la que se montan uno o más amplificadores, tales como el amplificador 107, formando un sistema de amplificación. También pueden montarse en la placa 312 componentes de entrada y salida de señalización de red RF. Cada uno del uno o más amplificadores puede comprender componentes electrónicos como se conoce en la técnica y no se muestran en detalle, montados en la placa 312. De forma alternativa, un amplificador puede comprender una unidad o circuito integrado o autónomo montado en la placa 312. La estructura 300 comprende además una placa 314 adicional en la que está montado un sistema de distribución de energía, tal como el sistema 102 de distribución de energía. El sistema de distribución de energía puede comprender cualquiera de uno o más transformadores, condensadores y otros componentes conocidos en la técnica del suministro y distribución de energía. Al igual que con la amplificación, los componentes de distribución de energía pueden montarse individualmente en la placa 314 o un sistema de distribución de energía puede comprender una unidad o circuito integrado o de cualquier otra manera autónomo montado en la placa 314. Las placas pueden ser placas de circuito impreso “ PCB” como se conoce en la técnica.

La estructura de la figura 3 comprende elementos 316 y 318 de soporte que soportan bordes opuestos de las placas 310, 312, 314 en una disposición separada. En la realización de la figura 2, los elementos de soporte pueden ubicarse a lo largo de los bordes longitudinales de la estructura 220 plana, o pueden ubicarse alrededor de las superficies laterales de un módulo 221 para proporcionar una estructura de soporte integrada que rodea total o parcialmente las placas 310, 312, 314. En la realización de la figura 3, las placas 310, 312 y 314 están dispuestas de manera que sean paralelas y espaciadas entre sí, con sus bordes paralelos y sustancialmente alineados. Los elementos 316, 318 de soporte comprenden estructuras para recibir los bordes de las placas, tales como ranuras o salientes. En la estructura de la figura 3, la placa 312 central se recibe en ranuras en los elementos de soporte y las otras placas 310 y 314 se reciben en salientes formados en los elementos 316, 318 de soporte. Se pueden proporcionar elementos de soporte adicionales, no mostrados, entre los elementos 314, 318 de soporte ilustrados. Se puede montar un número de módulos 221, por ejemplo, formando un panel 240 de antena, en un marco u otro soporte, en cuyo caso se pueden proporcionar elementos de soporte adicionales debajo de la placa 314 de distribución de energía para soportar los módulos con respecto al marco u otro soporte.

Los elementos 316 y 318 de soporte proporcionan estabilidad y ayudan a reducir las vibraciones de las placas entre sí. Además, pueden actuar como un disipador de calor entre la placa 318 de energía y la placa 316 de amplificación, lo que puede permitir operaciones de alta energía, particularmente cuando el sistema de amplificación no se usa continuamente. Por ejemplo, las placas de circuito impreso pueden comprender conductores, p. ej., cobre, capas y vías, y revestimiento de oro o plata que ayudan a difundir el calor y entregarlo a los elementos 316 y 318 de soporte. Los amplificadores pueden ser una fuente particular de calor y, por lo tanto, la capacidad de disipar este calor de manera eficiente es ventajosa. Los elementos de soporte pueden estar fabricados, por ejemplo, de un material conductor de calor, tal como un metal. Las respectivas placas 310, 312, 314 pueden estar en contacto estrecho con los elementos 316 y 318 de soporte ya que cuantas más áreas de superficie estén en contacto, mejor será la disipación de calor.

La una o más fuentes de energía a bordo 314 están unidas y conectadas al uno o más amplificadores a bordo 312 mediante conectores, mostrados esquemáticamente por los bloques 320, 322 en la figura 3. La una o más fuentes de energía pueden recibir energía de CC y señales de control desde una fuente de energía, tal como un panel solar o una batería, y energía de salida, por ejemplo, pulsada y/o CA, en forma de señales de control para su uso en la manipulación de señales de RF recibidas a través de una o más antenas a bordo 310. Las señales de control pueden incluir, aunque no de forma limitativa, conmutación entre transmisión y recepción, encendido de amplificadores de transmisión y recepción y cambio de fase de la señal de radar (esto hace que cambie la dirección efectiva del radar). Los conectores 320, 322 pueden transportar únicamente señales digitales o de energía que estén relacionadas con el paso y/o la amplificación de señales de RF.

La antena o la matriz de antenas a bordo 310 están configurados para recibir o transmitir señales de RF transportadas hacia o desde ellas, a través de conectores de RF mostrados esquemáticamente por los bloques 331-335. Estos pueden ser conectores RF convencionales, tales como conectores de encaje a presión o de presión. Los conectores 331-335 conectan la antena o la matriz de antenas a uno o más amplificadores a bordo 312 donde se amplifican las señales de RF. En el modo de recepción, las señales amplificadas pueden enviarse por los amplificadores al sistema 103 informático. Las señales de los sensores pueden codificarse para su transmisión, ya sea en el sistema 103 informático o en el sistema 104 de comunicación.

La estructura de la figura 3 puede disponerse de manera que, en uso, la placa 312 en la que se montan uno o más amplificadores esté situada entre las placas 310 y 314.

La figura 4 es un diagrama esquemático que muestra los componentes principales montados en una placa de antena según algunas realizaciones de la invención. Estos componentes, o un ensamblaje de módulos, cada uno de los cuales comprende una placa que soporta los componentes de la figura 4, pueden realizar las funciones de la antena 106 de la figura 1. En la figura 4, se muestran a manera de ejemplo cuatro puertos de RF, cada uno de los cuales alimenta dos antenas ANT1-ANT8. El número de puertos y antenas alimentadas por puerto puede variar en otras realizaciones. En una posible realización, las antenas se montan en un lado de la placa y se conectan a puertos de RF en el lado opuesto de la placa.

La figura 5 es un diagrama esquemático que muestra los componentes principales montados en una placa de amplificación según algunas realizaciones de la invención. Estos componentes, o un ensamblaje de módulos, cada uno de los cuales comprende una placa que soporta los componentes de la figura 5, pueden realizar las funciones del amplificador 107 de la figura 1. Los componentes ilustrados comprenden una cadena de transmisión y una cadena de recepción. En la cadena de transmisión, se introduce una señal de RF, se preamplifica, se divide, se somete a control de fase y amplitud, se amplifica y a continuación se enruta a conectores de RF tales como los conectores 331-335 en la figura 3 que conectan la placa de amplificación 312 a la placa de antena 310. En la realización de la figura 5, una señal de entrada se preamplifica en el amplificador 510, se divide en los divisores 520, se somete a control de fase y amplitud en los circuitos 530 de control de fase y amplitud y se amplifica en los amplificadores 540 para proporcionar cuatro señales de salida amplificadas. El número de antenas 510 que reciben señales de entrada y la relación entre señales de entrada y señales de salida pueden variar según diferentes realizaciones de la invención.

En la realización de la figura 5, el sistema de amplificación comprende una cadena de transmisión y una cadena de recepción, comprendiendo cada cadena un conjunto de amplificadores 540 o 550 conectados a una antena. Cada antena puede estar conectada a un único amplificador 540 o 550 o a ambos. Cada amplificador 540 o 550 puede conectarse a más de una de la pluralidad de antenas, ahorrando de esta manera la necesidad de un amplificador de entrada o salida separado para cada antena. En otras palabras, puede haber una relación de uno a muchos entre amplificadores y antenas.

La figura 6 es un diagrama esquemático que muestra los componentes principales montados en una placa de distribución de energía según algunas realizaciones de la invención. Estos componentes, o un ensamblaje de módulos, cada uno de los cuales comprende una placa que soporta los componentes de la figura 6, pueden realizar las funciones del sistema 108 de distribución de energía de la figura 1. En la figura 6, la placa de energía incluye una conexión 610 de energía de entrada y uno o más reguladores 620 de energía que suministran energía a los conmutadores 630 de control de energía y un microcontrolador “ MCU” o matriz de puertas programables en campo “ FPGA” 640. Los conmutadores 630 de control de energía y el MCU/FPGA 640 proporcionan señales de control y energía al amplificador en la placa de amplificador mediante una pluralidad de conexiones 650 de energía. El MCU/FPGA 640 también proporciona conexiones digitales a componentes fuera de la estructura 220 plana o fuera del módulo 221. Según algunas realizaciones de la invención, las funciones del MCU/FPGA pueden implementarse en el bus de satélite en lugar de en el ala, y pueden usar diferentes componentes lógicos distintos de un MCU o FPGA. En el caso de un satélite de observación de la Tierra, por ejemplo, la corriente que llega a los paneles puede ser constante cuando se toma una imagen. Una placa de distribución de energía, por ejemplo, en un módulo 221, puede tomar la corriente constante y crear un regulador, para permitir la fluctuación en el consumo de corriente cuando se cambia entre, transmisión, que requiere mayor energía y, recepción, que requiere menos energía. A este respecto cabe señalar que, para una SAR típico, la proporción de tiempo en el modo de recepción o “ escucha” puede superar en gran medida el tiempo en el modo de transmisión. El consumo de energía puede variar entre decenas y cientos de vatios a una velocidad de miles de cambios por segundo. El propósito de la distribución de energía es tomar energía entrante relativamente constante y proporcionar energía saliente variable. La placa de distribución de energía puede comprender condensadores y componentes de control de corriente. La variación de la corriente puede conducir a campos magnéticos variables que interfieren con el campo magnético de la Tierra e interfieren con la operación del satélite. Uno de los propósitos de los componentes de distribución de energía es mitigar este efecto.

La separación de los componentes de antena, amplificación y distribución de energía proporcionándolos en las respectivas placas tiene varias ventajas. Las placas o componentes de las placas respectivas se pueden probar por separado antes de la instalación, se pueden retirar fácilmente para su remplazo o prueba, y desarrollarse y mejorarse por separado de los componentes de las otras placas. Por ejemplo, se pueden usar placas de adaptador muy básicas para realizar pruebas. Por lo tanto, partes del sistema pueden mejorarse fácilmente. Por ejemplo, con un diseño adecuado es posible intercambiar la placa en la que está montada la antena o antenas sin afectar los componentes de las otras placas. Esto entra en contraste con las estructuras existentes que generalmente se encuentran en etapas más discretas, lo que da como resultado pérdidas y dificultades en el ensamblaje; o más integradas, lo que da como resultado un costoso proceso de fabricación. En el ejemplo de la figura 2, se proporcionan diecinueve módulos. Cada módulo puede tener unos veinte amplificadores tanto en la cadena de recepción como en la de transmisión. Cada amplificador puede estar conectado a una o más antenas. Cada módulo puede probarse por separado. Esto es ventajoso, por ejemplo, con respecto a una disposición en la que se proporcionan amplificadores de conmutación y de recepción y transmisión para cada antena, por ejemplo, en términos de tiempo de prueba. Otro beneficio de proporcionar componentes en diferentes placas es que cada placa puede requerir un número diferente de capas en la PCB básica y, por lo tanto, es complicado producir una placa con todos los componentes. Según algunas realizaciones de la invención, aunque el número de capas en diferentes PCB varía, por ejemplo, en un único módulo, el área de superficie es la misma. Para un módulo con un volumen fijo, el uso de placas separadas puede ser más eficiente en términos de espacio que usar una placa con el número requerido de capas para todos los componentes, ya que tendrá menos área de superficie. Además, al separar los componentes de antena, amplificación y distribución de energía, se pueden usar diferentes fabricantes o procesos de fabricación para fabricar diferentes placas. Cabe señalar en este punto que las realizaciones de la invención no se limitan a dos o tres estructuras de placa como se describe en la presente memoria y las realizaciones de la invención pueden incluir placas adicionales en las que se montan componentes adicionales.

Algunas realizaciones de la invención pueden conducir a ciclos de desarrollo más rápidos, más baratos y distribuidos. Pueden reducir la posibilidad de que los fallos o ralentizaciones en el desarrollo de sistemas de energía/amplificación/antena ralenticen el resto del desarrollo o las pruebas. El control térmico puede ser sencillo de realizar. Las realizaciones pueden prever operaciones de alta energía durante un tiempo breve con poca masa.

Según algunas realizaciones de la invención, una o más de las placas 310, 312, 314 y los componentes montados en las mismas pueden conectarse a otra placa similar para formar, respectivamente, un sistema de distribución de energía, una matriz de antenas o un sistema de amplificación más grande. En otras palabras, una estructura plana según algunas realizaciones puede comprender un ensamblaje de módulos de sistema de distribución de energía y/o un ensamblaje de módulos de antena y/o un ensamblaje de módulos de amplificador. En una realización de este tipo, cualquiera del sistema de distribución de energía, la una o más antenas y el sistema de amplificación pueden disponerse en placas respectivas que están conectadas entre sí.

Según algunas realizaciones de la invención, la estructura plana puede comprender un ensamblaje de módulos, comprendiendo cada uno un sistema de distribución de energía, una o más antenas y un sistema de amplificación dispuestos en respectivas placas paralelas.

Cualquiera de los módulos descritos en la presente memoria puede conectarse uno al lado del otro mediante conectores adecuados.

Un satélite según algunas realizaciones de la invención puede hacerse más ligero que los satélites actuales para propósitos similares. Por ejemplo, la colocación de los amplificadores adyacentes a las antenas en lugar de al cuerpo del satélite evita la necesidad de guías de ondas para distribuir señales al cuerpo, lo que puede contribuir significativamente al peso de la estructura del satélite general.

La figura 7 ilustra un método de fabricación de un satélite. El método comienza con la operación 701, la formación de una pluralidad de módulos, p. ej., diecinueve módulos para la realización mostrada en la figura 2, comprendiendo cada uno al menos una antena, al menos un sistema de distribución de energía y al menos un amplificador soportado en respectivas placas. Realizaciones alternativas de la invención pueden comprender obtener los módulos prefabricados. A continuación, los módulos pueden ensamblarse en la operación 702 para formar una estructura generalmente plana. La estructura plana puede unirse a un cuerpo satélite en la operación 703.

La expresión “ sistema informático” se usa en la presente memoria para referirse a cualquier dispositivo o grupo de dispositivos con capacidad de procesamiento de manera que pueda ejecutar instrucciones. Los expertos en la técnica se darán cuenta de que tales capacidades de procesamiento se incorporan en muchos dispositivos diferentes y, por lo tanto, la expresión 'sistema informático' tal como se usa en la presente memoria puede incluir PC, servidores, teléfonos móviles, asistentes digitales personales y muchos otros dispositivos.

Los componentes descritos en la presente memoria no están necesariamente separados físicamente entre sí salvo que se indique lo contrario, y la funcionalidad de los componentes ilustrados en las figuras puede distribuirse o compartirse entre dispositivos físicos diferentes o iguales. Por ejemplo, algunas de las funciones de un sistema de comunicación pueden realizarse por un sistema informático y viceversa.

Se entenderá que los beneficios y ventajas descritos anteriormente pueden estar relacionados con una realización o pueden estar relacionados con varias realizaciones. Las realizaciones no están limitadas a aquellas que resuelven alguno o todos los problemas indicados o aquellas que tienen alguno o todos los beneficios y ventajas indicados.

Cualquier referencia a 'un' elemento se refiere a uno o más de esos elementos. La expresión 'que comprende' se usa en la presente memoria para significar incluir las etapas o elementos de método identificados, pero tales etapas o elementos no comprenden una lista exclusiva y un método o aparato puede contener etapas o elementos adicionales.

Tal como se usa en la presente memoria, los términos “ componente” y “ sistema” pueden abarcar almacenamiento de datos legible por ordenador que está configurado con instrucciones ejecutables por ordenador que hacen que se realice cierta funcionalidad cuando se ejecuta por un procesador. Las instrucciones ejecutables por ordenador pueden incluir una rutina, una función o similares. También debe entenderse que un componente o sistema puede localizarse en un único dispositivo o distribuirse a través de varios dispositivos.

Además, tal como se usa en la presente memoria, el término “ ilustrativo” pretende significar “ que sirve como ilustración o ejemplo de algo” .

Además, en la medida en que el término “ incluye” se use en la descripción detallada o en las reivindicaciones, se pretende que tal término sea inclusivo de una manera similar a la expresión “ que comprende” , tal como se interpreta “ que comprende” cuando se emplea como palabra de transición en una reivindicación.

Las figuras ilustran métodos ilustrativos. Si bien los métodos se muestran y describen como una serie de actos que se realizan en una secuencia particular, debe entenderse y apreciarse que los métodos no están limitados por el orden de la secuencia. Por ejemplo, algunos actos pueden ocurrir en un orden diferente al que se describe en la presente memoria. Además, un acto puede ocurrir al mismo tiempo con otro acto. Además, en algunos casos, es posible que no se requieran todos los actos para implementar un método descrito en la presente memoria.

El orden de las operaciones de los métodos descritos en la presente memoria es ilustrativo, pero las operaciones pueden llevarse a cabo en cualquier orden adecuado, o simultáneamente cuando sea apropiado. Además, se pueden añadir o sustituir operaciones, o se pueden eliminar operaciones individuales de cualquiera de los métodos sin abandonar el ámbito de la materia descrita en la presente memoria. Aspectos de cualquiera de los ejemplos descritos anteriormente se pueden combinar con aspectos de cualquiera de los otros ejemplos descritos para formar ejemplos adicionales sin perder el efecto buscado.

Se entenderá que la descripción anterior de una realización se proporciona sólo a manera de ejemplo y que los expertos en la técnica pueden realizar diversas modificaciones. Lo que se ha descrito anteriormente incluye ejemplos de una o más realizaciones. Por supuesto, no es posible describir todas las modificaciones y alteraciones concebibles de los dispositivos o métodos anteriores para describir los aspectos antes mencionados, pero un experto en la técnica puede reconocer que son posibles muchas modificaciones y permutaciones adicionales de diversos aspectos. En consecuencia, se pretende que los aspectos descritos abarquen todas las alteraciones, modificaciones y variaciones que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un satélite que comprende:

un cuerpo (210);

al menos una estructura (220) generalmente plana que se extiende desde el cuerpo (210); una o más antenas (106) de radiofrecuencia “RF”, un sistema (107) de amplificación para señales de RF y un sistema (108) de distribución de energía para suministrar energía al sistema (107) de amplificación montado en la estructura (220) generalmente plana;

en donde:

la una o más antenas (106) de RF y el sistema (107) de amplificación, y, opcionalmente, el sistema (108) de distribución de energía, están dispuestos en respectivas placas paralelas (310, 312, 314) que forman parte de la estructura (220) generalmente plana; y la una o más antenas (106) están conectadas mediante conectores (331-335) de RF a uno o más amplificadores del sistema (107) de amplificación;

caracterizada porque

las placas (310, 312, 314) están colocadas en una disposición espaciada con elementos (316, 318) de soporte que mantienen la separación entre las placas (310, 312, 314); y los elementos de soporte hacen contacto con al menos la placa que soporta el sistema de amplificación para actuar como un disipador de calor para el sistema de amplificación.

2. El satélite de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una o más de las placas paralelas (310, 312, 314) y los componentes montados en las mismas están conectados a otra placa similar para formar, respectivamente, un sistema de distribución de energía, una matriz de antenas o un sistema de amplificación más grande.

3. El satélite de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde la estructura (220) generalmente plana comprende un ensamblaje que comprende una pluralidad de módulos (221), comprendiendo cada módulo al menos una antena (106), al menos un sistema (108) de distribución de energía y al menos un amplificador (107) soportado en al menos dos placas respectivas.

4. El satélite de la reivindicación 3, en donde la estructura generalmente plana comprende al menos dos paneles, comprendiendo cada uno al menos dos módulos, en donde los paneles están articulados entre sí para permitir que la estructura generalmente plana se pliegue.

5. El satélite de la reivindicación 3 o 4, en donde los módulos (221) son adyacentes entre sí en una disposición lineal.

6. El satélite de la reivindicación 3, 4 o 5, en donde cada módulo (221) está configurado para operar independientemente de los otros módulos (221).

7. El satélite de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las antenas (106) son antenas de radar y las señales de RF son señales de radar.

8. El satélite de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende una pluralidad de antenas (106) en donde:

el sistema (107) de amplificación comprende una cadena de transmisión y una cadena de recepción, comprendiendo cada cadena una pluralidad de amplificadores de transmisión y recepción conectados a más de una antena (106), y

cada antena (106) está conectada a un único amplificador de transmisión o recepción.

9. El satélite de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende el sistema (108) de distribución de energía montado en una primera de las placas (314) configurado para suministrar al uno o al uno o más amplificadores (107) montados en una segunda de las placas (312) configurados para amplificar señales hacia y/o desde la una o más antenas (106) montadas en una tercera de las placas (310),

en donde la segunda placa (312) está colocada entre la primera (314) y la tercera placa (310).

10. El satélite de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los elementos (316, 318) de soporte soportan bordes opuestos de las placas (310, 312, 314) en la disposición espaciada.

11. El satélite de la reivindicación 10, en donde los bordes de las respectivas placas (310, 312, 314) son paralelos y sustancialmente alineados.