El mundo está avanzando firmemente hacia una interconexión global sin interrupciones a través de constelaciones de satélites. Los pequeños satélites, con pesos entre 10 y 100 kilogramos, mejoran aún más la interconexión gracias a su flexibilidad y escalabilidad. Sin embargo, las aplicaciones de pequeños satélites a menudo enfrentan desafíos significativos en la capacidad de recepción de haces de comunicación.

La comunicación satelital utiliza haces de comunicación, es decir, ondas electromagnéticas. En ciertas ondas, el campo eléctrico gira en espiral; estas ondas se llaman haces de polarización circular.

Dependiendo de la dirección de rotación, el haz puede ser de polarización circular derecha (RHCP) o izquierda (LHCP). Los pequeños satélites de decenas de kilogramos solo pueden manejar haces de polarización simple, mientras que los satélites más grandes usualmente requieren mayor potencia para manejar haces de doble polarización.

Bajo esta demanda, un equipo liderado por el profesor asociado Atsushi Shirane de la Tokyo Institute of Technology (ahora incorporada al Institute of Science Tokyo) desarrolló exitosamente un nuevo chip inalámbrico de banda Ka para sistemas de comunicación satelital en pequeños satélites, que puede controlar independientemente dos haces de polarización circular: una característica que la tecnología tradicional no puede lograr.

El estudio se realizó en colaboración con Axelspace de Japón, y los resultados se presentaron en la IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC 2025) del 16 al 20 de febrero de 2025 en el Hotel Marriott de San Francisco, California. El Dr. Shirane explicó: “Los receptores de comunicación satelital tradicionales usualmente tienen dificultades para manejar independientemente los haces RHCP y LHCP. Para resolver esto, diseñamos un circuito de mezcla ortogonal conmutable dentro del chip inalámbrico, que puede recibir señales de polarización circular izquierda y derecha”.

El circuito de mezcla ortogonal es un circuito especial que divide la señal en dos partes, una de las cuales se retrasa ligeramente para producir una diferencia de fase de 90 grados. Descompone las señales de polarización circular en dos señales lineales y permite que el chip las compare. Esto ayuda a determinar si la señal es de rotación izquierda o derecha, permitiendo que el chip reconozca ambos tipos de polarización utilizados en la comunicación satelital.

La capacidad de controlar independientemente dos haces de polarización circular mejora la flexibilidad de comunicación, lo cual es crucial para las redes satelitales, especialmente en el contexto de la creciente demanda de acceso a banda ancha en áreas desatendidas y remotas. Además, esta innovación duplica el número de haces controlables que un satélite puede manejar, mejorando significativamente la capacidad del sistema.

Una ventaja notable del chip es que se fabrica con la ampliamente adoptada tecnología de óxido metálico semicondutor complementario (CMOS), una tecnología de bajo consumo, rápida y compacta utilizada para construir circuitos integrados. Esto mejora la rentabilidad y escalabilidad del receptor, crucial para el despliegue práctico.

“Nuestro chip receptor opera en la banda Ka, famosa por su transmisión de datos de alta velocidad”, enfatizó el Dr. Shirane. “De hecho, es exactamente la misma banda utilizada por redes satelitales de vanguardia como Starlink de SpaceX”.

Para verificar su rendimiento, el chip receptor se probó en un dispositivo prototipo de comunicación satelital y se realizaron mediciones inalámbricas. Esto confirmó el rendimiento del chip en el manejo de haces de polarización circular, cumpliendo con los requisitos básicos de los sistemas de comunicación satelital.

Esta tecnología representa un salto fundamental en la interconexión global, esperado para tener un profundo impacto en la infraestructura de comunicación satelital. Desarrollos futuros realizarán conexiones de alta velocidad más amplias, cubriendo vastas áreas geográficas previamente inalcanzables.

En un mundo cada vez más interconectado, esta innovación marca un nuevo capítulo en la comunicación satelital: promete cerrar la brecha digital, haciendo que la comunicación global sea eficiente, económica y accesible para todos.