During the last ten years the research in the field of satellite communications, navigation and Earth/Space observation has been pointed towards the integration of systems and applications; this challenging target requires a complex communication structure able to realise the so called “System of Systems”. The important issue of “integration” is the key point of the evolution of satellite systems, it involves also the terrestrial networks in order to realise a cooperative global information infrastructure; in this frame broadband satellite communication plays a key role. Ka band (27-40 GHz) can be considered as the current emerging standard for satellite communication systems while there are a good number of systems, most of them are for dual-use (civil and defence) applications, operating in Q/V band (40-75 GHz); in the near future the need for broadband satellite services and the growing saturation of lower frequency bands will make it mandatory the identification of the main concepts, innovative systems and technological evolution that will lead the change towards EHF (“beyond Ka band”) satellite communication systems. This work has been performed with the aim to analyse the interest in future EHF satellite communication systems and evaluate the innovative scientific concepts that arise in this frame. As stated before the scientific research has to be pointed towards “beyond Q/V-band” systems, being these frequency ranges the current technological/scientific frontier; in this frame this work has been oriented towards the exploitation of W-band (75-110 GHz) for satellite communication systems. This frequency band has very interesting features for research purposes, being never used for telecommunication applications but being extensively used (in particular the 90-95 GHz range) in radio-astronomy and radar applications.

Negli ultimi dieci anni la ricerca nel campo dei servizi satellitari di comunicazione, navigazione e osservazione è stata rivolta verso l’integrazione di sistemi e applicazioni; questo ambizioso obiettivo necessita di una complessa struttura di comunicazioni in grado di supportare il cosiddetto ”Sistema di Sistemi”. Il concetto di “integrazione” risulta fondamentale per l’evoluzione dei sistemi satellitari, con l’obiettivo di coinvolgere anche le reti terrestri in modo da realizzare una struttura cooperativa globale; in questo contesto le comunicazioni satellitari a banda larga ricoprono un ruolo chiave. La banda Ka (27-40 GHz) può essere considerata come lo standard emergente per i sistemi di comunicazione satellitari a banda larga, inoltre sono attualmente operativi alcuni sistemi (molti dei quali forniscono applicazioni “duali”) operanti nelle bande Q/V (40-75 GHz). Nei prossimi anni le necessità legate allo sviluppo di servizi a banda larga e il crescente problema della “saturazione” delle bande di frequenza più basse guideranno lo sviluppo verso i sistemi satellitari operanti in EHF (Extremely High Frequencies). Il presente lavoro di ricerca è stato realizzato con l’obiettivo di analizzare e valutare i concetti scientifici innovativi che si sviluppano nel contesto delle future comunicazioni satellitari in EHF. La ricerca scientifica deve essere rivolta verso i sistemi operanti a frequenze superiori alle bande Q/V, che rappresentano l’attuale frontiera applicativa/tecnologica. Le attività del lavoro in oggetto sono quindi state orientate verso l’obiettivo dello sfruttamento della banda W (75-110 GHz) per applicazioni di comunicazioni satellitari. Questa banda di frequenze risulta di particolare interesse per scopi di ricerca non essendo mai stata utilizzata per applicazioni di telecomunicazioni ma essendo sfruttata in maniera estensiva per applicazioni radar e di radio-astronomia.

Rossi, T. (2008). Evolution towards EHF satellite communications: design and performance evaluation of innovative and advanced missions.

Evolution towards EHF satellite communications: design and performance evaluation of innovative and advanced missions

ROSSI, TOMMASO
2008-07-07

Abstract

Negli ultimi dieci anni la ricerca nel campo dei servizi satellitari di comunicazione, navigazione e osservazione è stata rivolta verso l’integrazione di sistemi e applicazioni; questo ambizioso obiettivo necessita di una complessa struttura di comunicazioni in grado di supportare il cosiddetto ”Sistema di Sistemi”. Il concetto di “integrazione” risulta fondamentale per l’evoluzione dei sistemi satellitari, con l’obiettivo di coinvolgere anche le reti terrestri in modo da realizzare una struttura cooperativa globale; in questo contesto le comunicazioni satellitari a banda larga ricoprono un ruolo chiave. La banda Ka (27-40 GHz) può essere considerata come lo standard emergente per i sistemi di comunicazione satellitari a banda larga, inoltre sono attualmente operativi alcuni sistemi (molti dei quali forniscono applicazioni “duali”) operanti nelle bande Q/V (40-75 GHz). Nei prossimi anni le necessità legate allo sviluppo di servizi a banda larga e il crescente problema della “saturazione” delle bande di frequenza più basse guideranno lo sviluppo verso i sistemi satellitari operanti in EHF (Extremely High Frequencies). Il presente lavoro di ricerca è stato realizzato con l’obiettivo di analizzare e valutare i concetti scientifici innovativi che si sviluppano nel contesto delle future comunicazioni satellitari in EHF. La ricerca scientifica deve essere rivolta verso i sistemi operanti a frequenze superiori alle bande Q/V, che rappresentano l’attuale frontiera applicativa/tecnologica. Le attività del lavoro in oggetto sono quindi state orientate verso l’obiettivo dello sfruttamento della banda W (75-110 GHz) per applicazioni di comunicazioni satellitari. Questa banda di frequenze risulta di particolare interesse per scopi di ricerca non essendo mai stata utilizzata per applicazioni di telecomunicazioni ma essendo sfruttata in maniera estensiva per applicazioni radar e di radio-astronomia.
A.A. 2007/2008
Ingegneria delle Telecomunicazioni e Microelettronica
20.
During the last ten years the research in the field of satellite communications, navigation and Earth/Space observation has been pointed towards the integration of systems and applications; this challenging target requires a complex communication structure able to realise the so called “System of Systems”. The important issue of “integration” is the key point of the evolution of satellite systems, it involves also the terrestrial networks in order to realise a cooperative global information infrastructure; in this frame broadband satellite communication plays a key role. Ka band (27-40 GHz) can be considered as the current emerging standard for satellite communication systems while there are a good number of systems, most of them are for dual-use (civil and defence) applications, operating in Q/V band (40-75 GHz); in the near future the need for broadband satellite services and the growing saturation of lower frequency bands will make it mandatory the identification of the main concepts, innovative systems and technological evolution that will lead the change towards EHF (“beyond Ka band”) satellite communication systems. This work has been performed with the aim to analyse the interest in future EHF satellite communication systems and evaluate the innovative scientific concepts that arise in this frame. As stated before the scientific research has to be pointed towards “beyond Q/V-band” systems, being these frequency ranges the current technological/scientific frontier; in this frame this work has been oriented towards the exploitation of W-band (75-110 GHz) for satellite communication systems. This frequency band has very interesting features for research purposes, being never used for telecommunication applications but being extensively used (in particular the 90-95 GHz range) in radio-astronomy and radar applications.
satellite communications; satellite payload; EHF - Extremely High Frequency; satellite propagation; W band
Settore ING-INF/01 - Elettronica
Settore ING-INF/03 - Telecomunicazioni
English
Tesi di dottorato
Rossi, T. (2008). Evolution towards EHF satellite communications: design and performance evaluation of innovative and advanced missions.
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