Digital RF-SCOE

Ausgangssituation / Motivation

Eine RF SCOE ist das Standard-Equipment zum Testen des Hochfrequenz Subsystems eines Satelliten. Der Bau und die Lieferung von RF SCOEs hat derzeit einen wesentlichen Anteil am Geschäftserfolg der Space & Avionics Geschäftseinheit von Atos. Die Kosten der RF SCOE werden meist durch den Zukauf von teuren Messgeräten getrieben, die in die Gesamtlösung integriert werden und als solche dann einen Teil der Lieferung bilden.

Diese Messgeräte haben, abgesehen von den hohen Kosten, meistens eine sehr hohe Anzahl von Funktionen, wovon viele beim Testen des Satelliten dann gar nicht benötigt werden. Zusätzlich ist die Integration dieser Messgeräte eine sehr komplexe Aufgabe und kostet viel Integrationszeit und Platz im Rack.

Inhalte und Zielsetzungen

Um diesen Nachteilen entgegenzusteuern, planen wir die Implementierung eines konsistenten Standardframeworks an rekonfigurier- und reprogrammierbaren EGSE (Electrical Ground Support Eqauipment) Radio Systemen (Digital RF SCOE) zu realisieren. Die Digital RF SCOE soll äußerst wettbewerbsfähig sein (bzgl. Preis) und trotzdem die hohen Testanforderungen von Hochfrequenz Subsystemen erfüllen. Wir erwarten eine 60-80% Reduktion der funktionalen Komplexität verglichen mit üblichen Messgeräten.

Methodische Vorgehensweise

Für die Implementierung von funktionalen Blöcken von EGSE Systemen wird die Digital RF SCOE die SDR (Software-defined Radio) Technologie anwenden. Wie bereits erwähnt, werden normalerweise diese funktionalen Elemente von sehr teuren Hochfrequenz-Messgeräten, wie z.B. Spectrum Analysers, Power Sensors, Signal Generators, und Up- and Down-Converters, abgedeckt.

Die Vorteile von SDR basierten Systemen können wie folgt zusammengefasst werden: 

• Ersetzen von dedizierten HW Komponenten durch ein vereinheitlichtes, schlankes Frontend,
• Vereinheitlichung von verschiedenen Verarbeitungsplattformen,
• Vereinheitlichung der Signalverarbeitung und von Reporting Tools und 
• die Realisierung der meisten Funktionalitäten in der Software.

Als Methode planen wir das Rapid Prototyping der SDR Technologie auf günstigen RF Boards einzusetzen.

Airbus DS in Friedrichshafen eruiert gerade, ob ihre "traditionellen" Anforderungen an die RF SCOE nach wie vor Gültigkeit für das AIT (Assembly, Integration und Test) ihrer Telekom-, Navigations- und Erdbeobachtungssatelliten haben oder ob die Anfordrungen gelockert werden können, sodass sie unsere Digital RF SCOE erfüllen kann.

Airbus ist an den Resultaten dieser Studie und an einer dieser Studie folgenden Produktentwicklung sehr interessiert. Airbus würde gerne bereits eine Digital RF SCOE für den Galileo Transition Batch and Galileo Gen 2 verwenden.

Eine Digital RF SCOE würde uns einerseits helfen unser RF SCOE Geschäft bei den traditionellen Satellitenherstellern (Airbus DS, TAS, OHB) abzusichern und andererseits sogar das Geschäft zu erweitern.

Das Funkfrequenzband, welches heute bei Mega-Constellations von Small und CubeSats verwendet wird, ist das 6 GHz S-band. Die Digital RF SCOE wird in einem ersten Schritt genau dieses Band bedienen können. Deshalb denken wir, dass die Digital RF SCOE ein vollwertiger, kostengünstiger Ersatz einer "traditionellen" S-band SCOE sein kann.

Die SDR Technologie ermöglicht es auch aufgrund der Implementierung optimierter modularer Elemente für das Testen von Mega-Constellations von CubeSats, Small-Sats oder Nanosatelliten einfache missions-spezifische Anpassungen zu machen. Der dänische Nanosatelliten-Hersteller GomSpace ist an einem Einsatz der Digital RF SCOE zum Testen der an ihn kürzlich vergebenen 250 Nanosatelliten sehr interessiert.

Eine Digital RF SCOE würde uns ein neues Marktsegment im "New Space" eröffnen – das zukünftig stark wachsende Marktsegment der Mega-Constellations von Kleinstsatelliten. Mit den traditionellen COTS basierten RF SCOE Systemen ist dieser Markt nicht zu adressieren.

Erwartete Ergebnisse

Im vorgeschlagenen ASAP-15 Projekt wollen wir die detaillierten Anforderungen und das detaillierte Design einer Digital RF SCOE Produktlinie ausarbeiten. Die Konzepte und das Design sollen validiert werden.

Projektleitung

Atos IT Solutions and Services GmbH

Atos IT Solutions and Services GmbH
MSc Áine Neuhaus MSc
Wagramer Straße 19
A-1220 Wien