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Questo elaborato analizza le prestazioni di una costellazione di satelliti organizzati in “Formation of Arrays” (FoA), confrontando tale approccio con quello tradizionale basato su un singolo satellite equipaggiato con un array di antenne. L’obiettivo è individuare i vantaggi introdotti dall’uso di più satelliti in specifiche posizioni, focalizzandosi in particolare sull’efficienza spettrale per unità di superficie e sulla mitigazione dell’interferenza.
Dopo un’introduzione sul contesto satellitare e sulla necessità di ottimizzare la copertura in orbita geostazionaria (GEO), si presentano le diverse configurazioni di array e Formation of Arrays (FoA) adottate, evidenziandone effetti su direttività e distribuzione della potenza irradiata (power beampattern). L’analisi considera forme di array e FoA planari quadrate uniformi e Circular Uniform Concentric Array (CUCA), facendo emergere il ruolo cruciale della distanza tra satelliti: da un lato, una maggiore spaziatura incrementa la direttività complessiva, dall’altro può favorire la comparsa di lobi di grating, principali responsabili di interferenza reciproca fra i beams a frequenza omologa.
Per quantificare le prestazioni, è stata scelta l’efficienza spettrale per unità di superficie, derivata dal teorema di Shannon-Hartley e opportunamente adattata al contesto satellitare. Il lavoro include un’analisi accurata del contributo interferente, realizzata tramite un software di simulazione sviluppato in MATLAB, successivamente ottimizzato con l’uso di Graphics Processing Unit (GPU) per gestire un elevato numero di contributi interferenti.
Un ulteriore passo avanti è stato l’impiego di tecniche di tapering, con particolare attenzione alle finestre di Kaiser-Bessel e di Dolph-Chebyshev. I risultati mostrano come la finestratura di Chebyshev, se correttamente impostata, possa abbattere in modo sensibile i lobi laterali riducendo l’interferenza e migliorando le prestazioni globali della costellazione, mentre altre strategie di finestratura potrebbero non garantire benefici altrettanto significativi.
Nel complesso, lo studio evidenzia come la formazione di satelliti in FoA, combinata con tecniche avanzate di progettazione dell’array (tapering e scelta ottimale della distanza intersatellitare), rappresenti un’opzione promettente per incrementare l’efficienza dei sistemi di telecomunicazione satellitare, specialmente in contesti ad alta densità di traffico e con vincoli severi in termini di risorse spettrali.