Tesat GmbH, Backnang Köln 28. März 2003 ... · Workshop „Satellitenkommunikation in Deutschland...

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Tesat - Laser Communication Terminals

High-Tech Laser Communication Terminals

Höchste Datenraten für die Satellitenkommunikation

Workshop„Satellitenkommunikation in Deutschland“

28. März 2003Köln

Tesat GmbH, Backnang

Dr. Robert Lange



Warum gerade Laser Communication Terminals?

• Höhere Datenrate• Geringere Masse, geringerer Leistungsverbrauch

Figure of Merit = Datenrate / ( Masse * Leistung )

RF-Terminal0,5 Mbps / W kg @ 0,1 Gbps

Laser Terminal5 Mbps / W kg @ 10 Gbps



Europäische Terminals1972-2002



Laser Communication Terminal Evolution

Optimierung- geringere Masse, Größe- Standardbefestigung- ausschließlich elektrische Schnittstellen

SILEX 1994 (auf Spot 4)200 W, 190 kg, 50 Mbps

TELEDESIC 1998:22 kg, 7,8 Gbps

DLR-LCT 2001125 W, < 25 kg, 7,8 Gbps



Rationale für homodyne BPSK-Modulation(Kohärente Detektion)

1. Höchste Empfindlichkeit für Datenübertragung und Nachführung

2. Unempfindlich gegenüber Sonneneinstrahlung

3. (Costas Loop) Phasennachführung kompatibel für

digitale und analoge Systeme

4. Höchste Skalierbarkeit der Sendeleistung

jedochFrequenzstabile Laser für Phasennachführung erforderlich



Laser Communication Terminal, STM

TeleskopStellelemente

Front-End

Rahmenstrukturenthält alle

elektronischenund

aktiv-optischenBaugruppen

Ausrichteinheit

Masse < 25 kg Leistungsverbrauch < 125 W

ausschließlich elektrische Schnittstellen



TM / TC

Data

Optical Power Amplifier

Modulator

TM / TC

Modulator Driver

SystemTest

Umgebung

Front-End

Pump Module Laser Head

Pump Module (LO)

Laser Head (LO)

Laser - Sender und Laser - Empfänger für homodyne BPSK

In Umwelttests verifiziertHeat Pipe

ControlElectronics

ControlElectronics



Strahlungstest

Lebensdauertest

TV-Test

Vibrationstests

Laser für homodyne BPSK

In Umwelttests verifiziert



Hoch-zuverlässiges Pumpmodul


Wärmerohr

Laserdioden



8 Gbps Datenelektronik

Weltraumtaugliches Design

Modulatortreiber ASICs der Datenelektronik



Front-End, mit Optischem Hybrid und Elektrischem Front End

Datenrate bis 8 Gbps• Räumliche Akquisition

• Frequenzakquisition

• Nachführung

• Demodulation




-20

-16

-12 -8 -4 0 4 8 12 16 20

-20

-16

-12

-8

-4

0

4

8

12

16

20

PAA X [urad]

Tracking Error X (normalized)

BER = 10-10 @ 7,8 Gbps, -38,8 dBm ( = 6000 km Übertragungsstrecke)

Nachführung > -58 dBm

Homodyne BPSK Modulation: Leistungsfähigkeit



System Test Umgebung



• Räumliche Akquisition• Heterodyne Nachführung• Frequenzakquisition• Phasennachführung• Homodyne Nachführung• Datenübertragung

verifiziert unter In-Orbit Vibrationen

DLR-LCT Terminal Demonstrator



Kommerzielles Programm TELEDESIC

Tesat (ehemals Bosch Satcom)Terminal-Lieferantfür Celestri / Teledesic

7,8 Gbps @ 6000 km, BER = 10-10



MEDIS - Dienste mit Laser Communication Terminals

400 km

MEO10.000 km

Optische

Verbindung

BodenstationKa

-Ban

d

Ka-B

and

MEO10.000 km

operationell: Verbindung zur ISS 155 Mbps über 20.000 km, BER = 10-9

Betrieb über 10 Jahre

wissenschaftlich: Verifikation leistungsfähiger Verbindungen 2,5 Gbps über 6.000 km, BER = 10-9

Optische Verbindung



LCT LCT auf TerraSAR auf TerraSAR XX

SatellitenSatelliten--BodenBoden--VerbindungVerbindungIntersatellitenverbindungIntersatellitenverbindung: 5,5 : 5,5 Gbps Gbps @ 8000 km, BER = @ 8000 km, BER = 1010-9-9



Tesat Laser Communication TerminalsZusammenfassung

• Datenübertragung bis 10 Gbps

• Weltweit einzige Verifikation der homodynen BPSKModulation mit in Umwelttests verifizierten Baugruppen,theoretische Empfindlichkeitsgrenze bei typischerImplementation erreicht

• Weltweit erste Verifikation der Terminalbetriebsmoden inSystem Test Umgebung, Übergang von der Akquisitionbis zur Datenübertragung mit homodyner BPSKModulation



Tesat Laser Communication TerminalsAusblick

• Laser Communication Terminals qualifiziert in 2004

• In-Orbit-Verifikation in 2005

• Zugang zum kommerziellen / militärischen US-Markt

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