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title: 5TC - SAT - PARTIE 3. LIENS BORD / SOL DES SYSTEMES SPATIAUX
tags: [Hugo Desinde, 5TC, Noé Germani-Boyer]

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# 5TC - SAT - PARTIE 3. LIENS BORD / SOL DES SYSTEMES SPATIAUX
###### tags: `Noé Germani-Boyer` `Hugo Desinde` `5TC`

# TD : Dimensionnement des liens TM/TC pour la mission PLEIADES

## 3. DIMENSIONNEMENT DU SEGMENT SOL

### 3.1. Représentation de la trace au sol de l’orbite

* L'orbite est héliosynchrone. Cela signifie qu'à chaque passage au dessus d'un point sur terre, l'éclairage solaire est le même. Cette caractéristique est particulierement recherchée pour les satellites optiques.

* Avec Matlab, on résout l'équation suivante : $\\ -9.97*(\frac{r_{eq}}{a})^{7/2}*cos(i)=0.985 \Leftrightarrow i=98.1533°$

* On cherche à résoudre la vitesse tel que : 
    * $v^2-\frac{\mu}{r}=0$ avec $\mu=3.98601.10^{14}~m/s$ et $r=(6378+694)*10^3~m$
    * Finalement, on obtient : $v=7.5~km/s$. 
    * Ce qui correspond d'après la loi de Kepler à une période de parcours de la trajectoire en $p = 98.6445~min$, et donc $14.5~orbites$ parcourues en 24h.

* Les contraintes pour les liens d'accès TM/TC par rapport aux caractéristiques de la mission sont : 
    * Le satellite doit passer régulièrement au-dessus d'une station de mesure pour transmettre ses données en moins de 24h. 
    * La connexion doit être chiffrée et sécurisée. 
    * Le débit doit être suffisant pour envoyer toutes les données dans le temps de couverture de la zone de communication. 
    * Il faut trouver le bon équilibre entre le débit, le nombre d'informations à transmettre, et la fréquence de communication avec les stations au sol. 

### 3.2. Choix d’un réseau de stations sol

| Bande | Bande (GHz) | Largeur de bande |
| ----- | ----------- | ---------------- |
| S     | 2.025-2.11  | 85               |
| S     | 2.2-2.29    | 90               |
| X     | 7.19-7.25   | 60               |
| X     | 8.025-8.4   | 375              |
| Ka    | 22.55-23.15 | 600              |
| Ka    | 25.5-27.0   | 1500             |

Les stations sol qui pourraient satisfaire les exigences de la mission seraient des stations françaises, car il peut y avoir des informations militaires. Ainsi, les stations de Kourou (S+X) et de Aussaguel (S, S+X) sont les plus pertinentes. Nous pensons que celle de Kiruna (S+X) peut être utilisée en cas de besoin, car elle est sur le pôle. En revanche, la station de Inuvik se trouve aux USA, il pourrait donc y avoir de l'espionnage militaire. 
Aussaguel est la seule antenne d'émission, les autres sont purement des antennes de réception. 

## 4. DIMENSIONNEMENT DU LIEN RADIO POUR LA TELECOMMANDE (TC)

### 4.2. Définition préliminaire de l’architecture antennaire à bord

On choisit pour les bandes S et X  des antennes quadri-filaires. Ces antennes sont assez compactes et présentent l'avantage d'avoir une très grande ouverture (64°). L'inconvénient majeur de ces antennes est qu'elles disposent d'un très mauvais gain (-0.5 dBic). 
L'antenne Cornet pour les bandes X et Ka peut être intéressante, elle présente un gain très intéressant et une ouverture correcte dans un volume assez compact. 

Le bilan de liaison permettra de déterminer quelle antenne est la plus adaptée. 


### 4.3. Calcul du bilan de la liaison TC

On a : $\alpha = \frac{R_T}{R_T+H_{orb}}$
Donc on obtient : $\theta=arcsin(\alpha*cos(S_m))$ avec $S_m=5°$, $R_T=6378~km$ et $H_{orb}=694~km$
On trouve finalement $\theta = 63,95°$

Cela correspond à l'ouverture de l'antenne quadri-filaire. Cette antenne semble donc particulièrement adpatée pour maximiser le temps de communication. 

D'après l'annexe le gain est uniforme de $-0.5~dBi$ sur l'ouverture de l'antenne pour une fréquence $f = 2090~MHz$. Le taux d'élipticité est aussi quasiment uniforme de $2~dBi$.




$Pertes~de~polarisation = \frac{1}{2} + \frac{2*r_T*r_R}{(1+r_T^2)*(1+r_R^2)} = -0.1019~dB$

Pertes d'espace libre : $L =  20*log_{10} (\frac{λ}{4π.R}) = -166.9823~dB$


Bilan de liaison : 
$Pe + Ge + Gr + L - Rb - k - Tsys - P_{atmo} - P_{tc}$
On obtient $\frac{E_b}{N_0} = 63.3059~dB$

On souhaite une marge de $2~dB$. Notre SNR utile est donc $\frac{E_b}{N_0} = 61.3059~dB$. On vise un $(\frac{E_b}{N_0})_{min} = 9.5~dB$

En fonctionnement normal ce système est largement fonctionnel. Dans le cadre d'un système de commande et contrôle, ce SNR permet de garantir de pouvoir envoyer des commandes au satellite en cas de défaillance et de mauvais alignement de l'antenne avec la station sol. 

## 5. DIMENSIONNEMENT DU LIEN RADIO POUR LA TELEMESURE ( TM )

### 5.2. Définition préliminaire des caractéristiques de la liaison TM

On choisit un codage convolutif concaténé avec un codage Reed-Salomon. 

Pour un $TEB = 5 * 10~{-4}$, on a, d'après le graphique $\frac{E_b}{N_0} = 2.5~dB$

### 5.3. Calcul du bilan de la liaison TM

Pour cette partie on a $f = 2280 MHz$. 

On obtient $L = -167.734~dB$
On a aussi $P_{TM} = 5.3~dB$

On obtient $P_e = -17.0452~dB = 13.0452~dBw$. 
Ce qui fait $P_{e} = 19.5~mW$ . Cette puissance semble tout à fait cohérente avec les possibilités offertes par un satellite en terme de puissance disponible.
