Miniaturização de antenas de microfita para aplicações em CubeSats - Silva, Wellington Guilherme da (2021)
O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma antena de microfita compacta para uso em CubeSats, um tipo de satélite miniaturizado usado principalmente por universidades para a exploração e pesquisa espacial, tipicamente em órbita terrestre baixa. O tamanho reduzido desses satélites apresenta um grande desafio ao projeto. Sendo um dos principais componentes a bordo dos satélites, a antena determina o desempenho de todos os sistemas sem fio, incluindo: telemetria, rastreamento e controle (TT&C, do inglês, Telemetry, Tracking, and Control); downlink de dados de alta velocidade; navegação; comunicações entre satélites; radares; e sensores. Para a função de TT&C, antenas de fio expansíveis são frequentemente empregadas em V-UHF. Entretanto, o uso do mecanismo de liberação dessas antenas podem falhar e comprometer a missão. Uma antena de microfita apresenta diversas vantagens como tamanho, peso e ausência de partes mecânicas. Portanto, uma antena de microfita compacta é desejável neste tipo de aplicação. O trabalho apresenta uma revisão bibliográfica abordando alguns conceitos sobre o padrão CubeSat, os fundamentos da teoria de antenas, as principais técnicas de miniaturização de antenas, os fundamentos das antenas eletricamente pequenas e os principais trabalhos já desenvolvidos sobre o assunto. Uma investigação adicional foi realizada sobre o método de Wheeler para medição da eficiência de radiação de antenas compactas, sendo esse método aplicado para medir a eficiência de radiação do protótipo construído. A metodologia do trabalho consistiu em, a partir dos fundamentos da revisão bibliográfica, projetar, simular, construir e caracterizar uma antena de microfita operando em duas frequências (401,6 MHz e 435,0 MHz). Essas frequências foram escolhidas para atenderem aos requisitos da maioria dos CubeSats em uso, mas em particular atende a duas das frequências planejadas para CONASAT, um projeto do Centro Regional Nordeste (CRN) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), localizado em Natal, em parceria com a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Para confirmar a aplicabilidade do protótipo desenvolvido, foi realizada uma completa caracterização do enlace considerando todos os ganhos e as perdas envolvidos. A contribuição desse trabalho está na capacidade do protótipo desenvolvido operar em duas frequências com um único ponto de alimentação e dessa forma reduzir o peso, a complexidade e o risco de falhas nos sistemas de comunicações dos CubeSats.