Una base de datos actualizada en 2022 reportó alrededor de 4.852 satélites activos orbitando la tierra. Estos satélites sirven para muchos propósitos diferentes en el espacio, desde GPS y rastreo meteorológico hasta reconocimiento militar y sistemas de alerta temprana. Dada la amplia gama de usos de los satélites, especialmente en órbita terrestre baja (LEO), los investigadores intentan constantemente desarrollar mejores. En este sentido, los satélites pequeños tienen mucho potencial. Pueden reducir los costos de lanzamiento y aumentar la cantidad de satélites en órbita, proporcionando una mejor red con una cobertura más amplia. Sin embargo, debido a su tamaño más pequeño, estos satélites tienen un escudo de radiación menor. También tienen una membrana desplegable unida al cuerpo principal para un gran transceptor de matriz en fase, lo que provoca una degradación de la radiación no uniforme en todo el transceptor. Esto afecta el rendimiento de la radio del satélite debido a la variación en la intensidad de la señal que pueden detectar, también conocida como variación de ganancia. Por lo tanto, existe la necesidad de mitigar la degradación de la radiación para que los satélites pequeños sean más viables.
Afortunadamente, un equipo de investigadores dirigido por el profesor asociado Atsushi Shirane del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) ha informado sobre una nueva estrategia de receptor de matriz en fase para reducir los efectos de la degradación de la radiación en estos satélites. Sus hallazgos se compartieron y publicaron en la Conferencia Internacional de Circuitos de Estado Sólido de 2023. El Dr. Shirane explica : « Proponemos una nueva estrategia de receptor de matriz en fase que involucra sensores de radiación distribuidos en el chip y técnicas de intercambio de corriente. Esto ayuda a reducir drásticamente los efectos de la degradación de la radiación en la radio y el consumo de energía ».
El equipo de investigadores descubrió que en el diseño convencional del transceptor de matriz en fase en satélites pequeños, la señal del lóbulo principal se degradaba 3,1 dB en un año debido a la radiación ionizante. Para resolver esto, los investigadores crearon un transceptor de matriz en fase con sensores de radiación distribuidos en el chip. Estos sensores pueden detectar la variación de ganancia entre los chips de la antena. Esto se combinó con técnicas de intercambio de corriente para mitigar la variación de ganancia y, por lo tanto, reducir el impacto de la radiación ionizante no uniforme en la radio y el consumo de energía. Al probar esta nueva estrategia, los investigadores descubrieron que conducía a menos del 10% de la variación de ganancia típica que se observa en los satélites pequeños. Las técnicas de compartición actuales también redujeron el consumo de energía del satélite al valor más bajo informado. En general, esta estrategia pudo reducir la degradación del lóbulo principal y reducir la variación de ganancia utilizando una cantidad mínima de energía, resolviendo dos problemas principales que enfrentan los satélites pequeños existentes.
« Usando los sensores de radiación distribuidos en el chip y las técnicas de uso compartido actuales, pudimos reducir drásticamente el impacto de la degradación de la radiación y hacer que el transceptor de matriz en fase sea más eficiente energéticamente. Esta estrategia », concluye el Dr. Shirane, « se encontró que ser comparable a otras tecnologías de vanguardia en la reducción de la variación de ganancia. Por lo tanto, creemos que dado su rendimiento y eficiencia, nuestra estrategia puede conducir a un número aún mayor de satélites pequeños en la órbita terrestre más baja, y una mejor mundo conectado ».