Axelspace: Gbps inter-satellite communication with 100kg satellite!
ーradiation-resistant Ka-band radio for LEO communication satellite constellationー
axel space
Tokyo Institute of Technology
February 20,
Together with the Tokyo Institute of Technology, we have succeeded in “developing radio equipment with high radiation resistance.”
Beyond 5G:
In addition to terrestrial communication infrastructure, space communication network (Non-Terrestrial Network: NTN) is used.
Low earth orbit and optical communication network:
– Low Earth Orbit (LEO) below 2000 km altitude –
“Building a network in which satellites communicate optically” is the next-generation key technology.
Low Earth Orbit Satellite Constellation:
Low earth orbit satellite constellation research and commercialization are progressing rapidly.
As for radios installed on satellites,
high-speed communication, can withstand the space environment,
Demand for satellite-mounted wireless devices is growing.
NICT commissioned research:
ーDevelopment of “Beyond 5G next-generation small satellite constellation” and “radio/optical hybrid communication technology”ー
100kg satellite, Gbps inter-satellite communication,
Using small satellites that can communicate with the ground,
Build a radio/optical hybrid communication satellite network.
Radio/optical hybrid communication:
-Precise satellite attitude control is essential to establish an optical communication link-
“Optical communication can communicate at high speed compared to radio waves, but there is a drawback that it becomes impossible to communicate in the presence of clouds.”
Use of high-speed communication band (27-40 GHz, Ka band):
Therefore, we will use the “communication band (27 to 40 GHz, Ka band) where high speed can be expected in radio communication”.
Build a radio/optical hybrid communication system in the Ka band.
Outer space where radiation is severe:
-Electronic parts on the ground deteriorate due to cosmic radiation-
The amount of radiation received differs greatly between inside and outside the satellite.
Electronic components placed outside
The degree of deterioration is higher than that of electronic components placed inside.
Therefore, electronic components are placed inside the satellite.
It is covered with a shield for the purpose of reducing radiation.
Prevents deterioration of electronic components:
After launching into space,
It is difficult to “accurately grasp the latest deterioration situation”.
Consider the “degradation amount of electronic parts calculated from the orbital life at the design stage”.
It is required to “design so that the system does not lose its function even if the deterioration is maximum.”
Phased array IC:
ーNewly Developed Phased Array ICー
The IC itself has a built-in radiation sensor that measures the amount of deterioration.
By using a wireless device that uses this IC,
at any position on the phased array,
It becomes possible to detect the amount of radiation deterioration.
Compensate for radio performance degradation:
Parameter readjustment prevents performance deterioration of phased array radios.
Equipped with Ka-band communication:
Within a few years
Receiving phased array radio,
transmitter phased array radio,
Integrates a broadband Ka-band transceiver.
We will launch a “demonstration small satellite equipped with Ka-band communication that is highly radiation-tolerant and energy-saving.”
Achievements this time:
Presented at ISSCC 2023, an international conference related to semiconductors.
It will be exhibited at “Satellite 2023” to be held in the United States in March.
(UchuBiz)-Yahoo! News
https://news.yahoo.co.jp/articles/ad1e5386b310cb06b88d8c96a0e6b8f2ce16123c
Innovation in optical communication technology for satellites: Axelspace – THE SPACE INDUSTRY IN 2023 | WIRED.jp
https://wired.jp/article/the-space-industry-in-2023-axelspace/
Axelspace : Communication inter-satellites en Gbps avec un satellite de 100kg !
ーRadio en bande Ka résistante aux radiations pour la constellation de satellites de communication LEOー
espace axel
Institut de technologie de Tokyo
20 février,
En collaboration avec l’Institut de technologie de Tokyo, nous avons réussi à “développer des équipements radio à haute résistance aux radiations”.
Au-delà de la 5G :
En plus de l’infrastructure de communication terrestre, un réseau de communication spatiale (Non-Terrestrial Network : NTN) est utilisé.
Orbite terrestre basse et réseau de communication optique :
– Orbite terrestre basse (LEO) en dessous de 2000 km d’altitude –
“Construire un réseau dans lequel les satellites communiquent optiquement” est la technologie clé de la prochaine génération.
Constellation de satellites en orbite terrestre basse :
La recherche et la commercialisation des constellations de satellites en orbite terrestre basse progressent rapidement.
Quant aux radios installées sur les satellites,
communication à grande vitesse, peut résister à l’environnement spatial,
La demande d’équipements sans fil montés sur satellite augmente.
Recherche commandée par les NTIC :
ーDéveloppement de la “constellation de petits satellites de nouvelle génération au-delà de la 5G” et de la “technologie de communication hybride radio/optique”ー
Satellite 100kg, communication inter-satellite Gbps,
À l’aide de petits satellites capables de communiquer avec le sol,
Construire un réseau satellitaire de communication hybride radio/optique.
Communication hybride radio/optique :
-Le contrôle précis de l’attitude du satellite est essentiel pour établir une liaison de communication optique-
“La communication optique peut communiquer à grande vitesse par rapport aux ondes radio, mais il y a un inconvénient qu’il devient impossible de communiquer en présence de nuages.”
Utilisation de la bande de communication haut débit (27-40 GHz, bande Ka) :
Par conséquent, nous utiliserons la “bande de communication (27 à 40 GHz, bande Ka) où le haut débit peut être attendu en communication radio”.
Construire un système de communication hybride radio/optique dans la bande Ka.
Espace extra-atmosphérique où le rayonnement est sévère :
-Les pièces électroniques au sol se détériorent à cause du rayonnement cosmique-
La quantité de rayonnement reçu diffère considérablement entre l’intérieur et l’extérieur du satellite.
Composants électroniques placés à l’extérieur
Le degré de détérioration est supérieur à celui des composants électroniques placés à l’intérieur.
Par conséquent, des composants électroniques sont placés à l’intérieur du satellite.
Il est recouvert d’un écran dans le but de réduire le rayonnement.
Empêche la détérioration des composants électroniques :
Après le lancement dans l’espace,
Il est difficile de “saisir avec précision la dernière situation de détérioration”.
Considérez la “quantité de dégradation des pièces électroniques calculée à partir de la durée de vie orbitale au stade de la conception”.
Il est demandé de « concevoir de manière à ce que le système ne perde pas sa fonction même si la détérioration est maximale ».
Circuit intégré à réseau phasé :
ー Circuit intégré à réseau phasé nouvellement développé ー
Le circuit intégré lui-même possède un capteur de rayonnement intégré qui mesure la quantité de détérioration.
En utilisant un appareil sans fil qui utilise ce CI,
à n’importe quelle position sur le réseau phasé,
Il devient possible de détecter la quantité de détérioration par rayonnement.
Compenser la dégradation des performances radio :
Le réajustement des paramètres empêche la détérioration des performances des radios multiéléments.
Équipé d’une communication en bande Ka :
Dans quelques années
Réception radio multiéléments,
radio à réseau phasé d’émetteur,
Intègre un émetteur-récepteur large bande Ka.
Nous lancerons un “petit satellite de démonstration équipé d’une communication en bande Ka hautement tolérante aux radiations et économe en énergie”.
Réalisations cette fois :
Présenté à ISSCC 2023, une conférence internationale liée aux semi-conducteurs.
Il sera exposé au “Satellite 2023” qui se tiendra aux Etats-Unis en mars.
(UchuBiz)-Yahoo Actualités
Innovation dans la technologie de communication optique pour les satellites : Axelspace – L’INDUSTRIE SPATIALE EN 2023 | WIRED.jp
Axelspace: Gbps Inter-Satelliten-Kommunikation mit 100kg-Satellit!
ーStrahlungsbeständiges Ka-Band-Funkgerät für LEO-Kommunikationssatellitenkonstellationー
Achsraum
Technisches Institut Tokio
20. Februar
Gemeinsam mit dem Tokyo Institute of Technology ist es uns gelungen, „Funkgeräte mit hoher Strahlungsfestigkeit zu entwickeln“.
Jenseits von 5G:
Zusätzlich zur terrestrischen Kommunikationsinfrastruktur wird ein Weltraumkommunikationsnetz (Non-Terrestrial Network: NTN) verwendet.
Niedrige Erdumlaufbahn und optisches Kommunikationsnetz:
– Low Earth Orbit (LEO) unter 2000 km Höhe –
„Der Aufbau eines Netzwerks, in dem Satelliten optisch kommunizieren“ ist die Schlüsseltechnologie der nächsten Generation.
Satellitenkonstellation im erdnahen Orbit:
Die Erforschung und Kommerzialisierung von Satellitenkonstellationen im erdnahen Orbit schreiten schnell voran.
Was die auf Satelliten installierten Radios betrifft, so
Hochgeschwindigkeitskommunikation, kann der Weltraumumgebung standhalten,
Die Nachfrage nach satellitengestützten drahtlosen Geräten wächst.
NICT-Auftragsforschung:
ーEntwicklung einer „Kleinsatellitenkonstellation der nächsten Generation jenseits von 5G“ und einer „funk/optischen Hybridkommunikationstechnologie“ー
100 kg Satellit, Gbps Inter-Satelliten-Kommunikation,
Mit kleinen Satelliten, die mit der Erde kommunizieren können,
Bauen Sie ein radio/optisches hybrides Kommunikationssatellitennetzwerk auf.
Funk/optische Hybridkommunikation:
-Präzise Satelliten-Lagekontrolle ist unerlässlich, um eine optische Kommunikationsverbindung herzustellen-
“Optische Kommunikation kann im Vergleich zu Funkwellen mit hoher Geschwindigkeit kommunizieren, hat aber den Nachteil, dass es unmöglich wird, in Gegenwart von Wolken zu kommunizieren.”
Nutzung des Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsbands (27-40 GHz, Ka-Band):
Daher werden wir das “Kommunikationsband (27 bis 40 GHz, Ka-Band) verwenden, in dem bei der Funkkommunikation mit hoher Geschwindigkeit zu rechnen ist”.
Aufbau eines funk/optischen Hybrid-Kommunikationssystems im Ka-Band.
Weltraum, wo die Strahlung stark ist:
-Elektronische Teile am Boden verschlechtern sich durch kosmische Strahlung-
Die empfangene Strahlungsmenge ist innerhalb und außerhalb des Satelliten sehr unterschiedlich.
Außerhalb platzierte elektronische Komponenten
Der Grad der Verschlechterung ist höher als der von darin platzierten elektronischen Komponenten.
Daher werden elektronische Komponenten im Inneren des Satelliten platziert.
Es ist mit einer Abschirmung zur Reduzierung der Strahlung abgedeckt.
Verhindert die Verschlechterung elektronischer Komponenten:
Nach dem Start in den Weltraum,
Es sei schwierig, „die jüngste Verschlechterungssituation genau zu erfassen“.
Berücksichtigen Sie den „Abbaugrad elektronischer Bauteile, berechnet aus der Orbitallebensdauer in der Entwurfsphase“.
Es ist erforderlich, „das System so zu gestalten, dass es seine Funktion auch bei maximaler Verschlechterung nicht verliert“.
Phased-Array-IC:
ーNeu entwickelter Phased-Array-ICー
Der IC selbst hat einen eingebauten Strahlungssensor, der das Ausmaß der Verschlechterung misst.
Durch die Verwendung eines drahtlosen Geräts, das diesen IC verwendet,
an jeder Position auf dem Phased Array,
Es wird möglich, die Menge der Strahlungsverschlechterung zu erfassen.
Kompensieren Sie die Verschlechterung der Funkleistung:
Die Neueinstellung von Parametern verhindert eine Leistungsverschlechterung von Phased-Array-Funkgeräten.
Ausgestattet mit Ka-Band-Kommunikation:
Innerhalb einiger Jahre
Empfang von Phased-Array-Radio,
Sender Phased-Array-Radio,
Integriert einen Breitband-Ka-Band-Transceiver.
Wir werden einen „Demonstrations-Kleinsatelliten mit hochgradig strahlungstoleranter und energiesparender Ka-Band-Kommunikation“ starten.
Erfolge diesmal:
Präsentiert auf der ISSCC 2023, einer internationalen Konferenz zum Thema Halbleiter.
Es wird auf der „Satellite 2023“ ausgestellt, die im März in den Vereinigten Staaten stattfindet.
(UchuBiz)-Yahoo!-Nachrichten
Innovation in der optischen Kommunikationstechnologie für Satelliten: Axelspace – THE SPACE INDUSTRY IN 2023 | WIRED.jp
Successful collaborative development of radiation-resistant Ka-band radio for LEO communication satellite constellation
～Significant improvements in microsatellite communication speeds for Beyond 5G ～
Axelspace has been conducting the NICT-funded research project
“Research and Development of Radio-Optical Hybrid Communication Technology for B5G Next Generation Microsatellite Constellations”.
This R&D project
aims to construct a satellite constellation network of radio-optical hybrid communication using 100kg-class microsatellites.
With the goal that they can communicate with Gbps-class satellites and the ground.
Radio-optical hybrid communication requires precise satellite attitude control to establish optical communication links.
Optical communication is generally faster than radio communication.
Yet, it has the disadvantage of being completely disabled in clouds.
For that reason,
we aim to construct a hybrid radio-optical communication system.
This system will use
the Ka-band and is expected to be faster than radio communication.
In contrast,
the hybrid radio-optical communication system has a new difficult conflicting challenge.
The system must not interfere
with the precise attitude control while proving the high speed comparable to optical only.
The key technology to solve this
has been researching collaboratively with Tokyo Tech.
We have been jointly developing Ka-band phased-array radios and broadband Ka-band communicators together.
In space there is a high level of radiation and the environment is harsh.
Electronic components are subject to degradation due to this radiation.
The amount of radiation received differs between the inside and outside of a satellite.
Electronic components placed on the outside tend to deteriorate more than those placed on the inside.
Thus, normally electronic components are placeds on the inside of a satellite.
Often, they are also protected by shield to reduce radiation.
But this isn’t always the case.
After a satellite is launched into space measuring radiation exposure is possible.
But accurately getting the current degree and location of degradation is difficult.
The amount of degradation of electronic components calculated from the track life must be considered at the design stage.
The system must be designed so that
it does not lose functionality even under conditions of maximum degradation.
Many phased array radios for terrestrial applications have recently begun service.
Such as the millimeter wave band 5G communications.
These phased array radios integrated the antenna and phased array IC on the same substrate to reduce size, weight, and cost.
These Antenna and ICs can’t be mounted separately.
When mounted on a satellite, they are inevitably placed outside the satellite.
This means that the phased array IC is exposed to space and placed in a very harsh radiation environment.
Therefore, the challenge is to overcome the aging degradation of phased array ICs due to radiation.
There is a need to develop a phased array radio system that is robust against the radiation environment.
The newly developed phased array IC from this research incorporates a radiation sensor.
This sensor measures the amount of radiation degradation in the IC.
The amount of radiation degradation at any location on the array can be detected using this IC.
The radio equipment can then be reconfigured.
And by adjusting the parameters we can compensate for the degradation of radio performance.
Consequently, avoiding the degradation of the overall phased array radio performance.
And thus, a radio communication system that is more resistant to radiation has been developed.
Axelspace