6U CubeSat с SDR на 221/236 ГГц
Для линии Земля—LEO на 236 ГГц команда TeraLink закладывает всего 315 мВт выходной мощности и антенну с расчётным усилением 45 dBi. Запас по каналу должен собрать узкий 2° луч рупорной решётки, малошумящий приёмник с NF 7 dB и цифровой тракт на RFSoC. Орбитальная проверка намечена после квалификации payload, а первым критерием станет обнаружение немодулированной несущей при SNR выше 0 dB.
Проект TeraLink, связанный с отобранной NASA CubeSat Launch Initiative миссией Northeastern University, готовит 6U спутник для эксперимента со связью в диапазоне 209–240 ГГц. Полезная нагрузка должна занять 3–4U. Номинальная схема предусматривает uplink на 221 ГГц и downlink на 236 ГГц; запуск в документации команды намечен на 2027 год.
Это субтерагерцовый радиоканал с крайне жёсткой геометрией антенн и потерями свободного пространства. Для CubeSat заявлена 16×16 рупорная антенная решётка. Электромагнитное моделирование на 220 ГГц дало пиковое усиление 45.07 dBi и ширину главного лепестка 2° по уровню −3 dB. Такие параметры обеспечивают энергетике линии необходимый выигрыш, но переносят значительную часть риска в контур наведения: ошибка ориентации, вибрация, температурная деформация конструкции и неточность наземного сопровождения быстро съедают запас по уровню.
Результат моделирования ещё не следует считать характеристикой лётного изделия. Антенна находится на стадии финализации конструкции, после изготовления её усиление и диаграмма направленности изменятся из-за допусков, проводниковых потерь и сборки волноводных элементов. Космическая квалификация payload также продолжается. По этой причине заявленные 45 dBi, 25 dBm выходной мощности и шумовая температура приёмного тракта, выраженная как NF 7 dB, остаются проектными параметрами.
Радиочасть строится по гетеродинной архитектуре с прямым I/Q-преобразованием и умножителями на диодах Шоттки. Общий локальный генератор работает около 24–26 ГГц, после чего частота поднимается в субтерагерцовый диапазон. Это уточняет формулировку «SDR на 236 ГГц»: цифровая реконфигурируемость реализована в базовой полосе, а несущая формируется аналоговым частотным фронтендом. Прямое преобразование 236 ГГц в АЦП на борту здесь не применяется.
Цифровой тракт основан на AMD Zynq UltraScale+ RFSoC ZU48DR, объединяющем FPGA, процессорную подсистему и высокоскоростные ADC/DAC. Рабочая конфигурация предусматривает частоту дискретизации 4.096 GS/s. В набор модемных режимов включены BPSK, QPSK, 8-PSK и 16-PSK, а для помехоустойчивого кодирования рассматриваются LDPC и CA-Polar. В ранней технической документации указывается скорость символов до 1 GBd; значение 1024 GBd, попавшее в одну из таблиц препринта, противоречит описанию тракта и ограничению по дискретизации.
Программа лётного эксперимента разбита на два измеримых этапа. Сначала наземная станция должна обнаружить немодулированную несущую при SNR выше 0 dB. Затем планируется передача данных со скоростью от 100 Мбит/с при некодированной BER ниже 10^-4. Это целевые условия успеха миссии, орбитальных результатов пока нет.
Субтерагерцовый диапазон интересен для малых аппаратов доступной полосой и высокой направленностью при компактной апертуре. Одновременно атмосферное поглощение, осадки, точность наведения и технологические потери в умножителях формируют очень узкий инженерный коридор. TeraLink станет проверкой того, удастся ли собрать этот коридор в реальной линии Земля—низкая орбита средствами 6U CubeSat.