Verbundvorhaben: DORT-IM - Dynamic optical ranging & timing - In-Motion; Teilvorhaben: Entwicklung eines Elektroniksystems für ein optisches Distanzmessgerät für dynamische Satellitenkonstellationssysteme

Abstract

Im Verbundvorhaben DORT-IM (Dynamic Optical Ranging & Timing - In-Motion) wurde ein laserbasiertes optisches Distanzmesssystem für den hochpräzisen Formationsflug von Klein- und Kleinstsatelliten entwickelt. Der Beitrag von EMM umfasste die Entwicklung und Verifikation des Elektroniksystems als technischen Demonstrator mit den Kernfunktionen Laseransteuerung, Lasertemperaturregelung, Distanz- und Frequenzerfassung sowie Regelung der adaptiven Optik. Als zentrale Prozessierungsplattform wurde ein Microchip PolarFire SoC auf einem EMM-eigenen System-on-Module eingesetzt, wobei zeitkritische Funktionen in der FPGA-Logik und komplexere Algorithmen im Prozessorteil umgesetzt wurden. Die Elektronik wurde modular in mehrere eigenständig testbare Baugruppen gegliedert, aufgebaut und funktional verifiziert. Wesentliche Ergebnisse umfassen einen Laserdiodentreiber bis 1 A, eine HF-Empfangskette für Signale bis −60 dBm, eine Auflösungsbandbreite von 3 kHz bei 2 MHz, eine Frequenzauflösung von 3 µHz, eine Regelrate von etwa 700 Hz sowie eine optimierte Detektorauslese mit einem SNR von rund 57 dB. Damit wurde die technische Machbarkeit einer kompakten, SoC-basierten Echtzeit-Elektronik für optische Satellitenmetrologie auf Demonstratorniveau nachgewiesen. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für die Zusammenführung der Baugruppen zu einem Engineering Model und eine spätere In-Orbit-Verifikation.