我国近期发布了国民经济和社会发展第十五个五年规划，提出了在“十五五“期间培育多个新质生产力相关的万亿产值新产业，商业航天位列其中。8月27日，工信部发布《关于优化业务准入促进卫星通信产业发展的指导意见》，提出到2030年发展卫星通信用户超千万的目标。在国家的大力支持下，为实现预定目标，以低轨卫星通信为核心的商业航天，首先要完成卫星基础设施的建设。因此，卫星的大规模制造势在必行。

传统的卫星制造产业链将过渡到适合低轨大规模星座的批量制造，我国的在ITU申报的两个低轨星座分别为12992颗和12000颗。根据国际其他低轨星座目前运营情况和轨道气动阻力的影响，低轨卫星的设计寿命通常认为是3-10年，各类故障和宇宙环境导致的异常离轨率约为3%-7%，初步预计年运营补充率约大于10%。考虑到卫星运行的宇宙环境，卫星行业一直有“Test As You Fly”的理念，可译为“真实工况测试”，希望通过充分的测试来保障卫星长期运行的高可靠性，通常涉及器件筛选、环境试验等测试。在器件测试后，整星的AIT组装同样需要根据低轨通信的需求深度调整测试范式。

罗德与施瓦茨公司与全球的航天科技企业保持了数十年的密切合作，深刻理解卫星行业的技术迭代，近期对频谱仪和信号源产品进行了升级，以适配低轨卫星的爆发式发展。

PART-01

卫星载荷和组件测试

目前的卫星系统需要满足未来需求，以便与现有蜂窝网络和新兴无线技术完全兼容。从弯管式或数字透明式有效载荷到数字再生式有效载荷的技术演进提高了系统容量和灵活性， 也增加了测试复杂性。再生式转发器包含多个附加功能，例如数字信号解调、基带信号处理、切换以及信号调制。卫星制造企业需要全面测试射频通信系统和组件，确保全天候连续运行和高质量服务。另一方面，由于上行链路和下行链路波束总数的增加所带来系统复杂性的显著提高（上行链路的单路数字数据流对应下行链路的多路数据流），卫星设备制造商需要缩短测试时间并降低相关测试成本。要解决这些问题，就需要兼具高测量性能和可重复性的解决方案，以便简单、快速且可重复地开展测试和测量。

星载荷射频架构示意图

针对透明转发或再生式的有效载荷，罗德与施瓦茨提供完整的测试仪表组合方法，支持客户在AIT前完成有效载荷的组件测试。测试方法及仪表选择如下：

1. 群延时测量：

➢ 使用频谱分析仪和信号发生器测量转发器模块与变频器群延时。

➢ 在无需接入本振的情况下使用矢量网络分析仪(VNA)测量变频器的群延时

2. 线性度和增益转移测量：

➢ 使用矢量信号发生器和频谱分析仪测量线性度与增益转移

3. 噪声功率比(NPR)：

➢ 使用R&S®SMW-K61和R&S®FSW进行NPR测量

4. 信号质量测量：

➢ R&S®FSW-K70矢量信号分析(VSA)选件可轻松读取EVM、BER、信号幅度和相位等参数，以验证验证卫星链路的质量。

5. OFDM信号生成和分析：

➢ R&S®SMW-K114 OFDM信号生成选件非常适合生成基于自定义OFDM的波形。

6. 杂散测量：

➢ R&S®FSW-K50杂散测量应用可通过创新的三步法检测并确定杂散。

7. 噪声系数和增益测量：

➢ 使用R&S®FSx-K30应用固件测量噪声系数和增益。

8. 放大器和混频器噪声系数测量：

➢ R&S®ZNA-K30选件可以分析放大器、变频器和收发模块的噪声系数。

9. 热真空腔测试：

➢ R&S®ZN-Z33自动校准单元专用于TVAC内部操作，可随时进行校准

➢ TVAC功率探头可以在TVAC条件下在TVAC中进行常规功率测量。

10. 数字接口测试：

➢ 配备四信道R&S®RTP示波器的调试测试装置。

PART-02

整星电测

无论是透明转发还是再生架构，NTN的终端(UE)接入更为复杂，增加了星载基站（gNB）、信关站（NTN网关）、测控链路等环节，会显著影响接入过程并由非线性器件带来系统整体时延、信号质量EVM和频率准确度等问题。与传统的卫星测试比较，NTN卫星带来了诸多新的测试挑战。需要对卫星组件在不同工况(发射功率、温度等)和真实信号（宽带数字信号）下的时延、群时延和EVM进行完整测试，以确保级联后的参数指标符合要求，传统的模拟信号测试已不能表征组件在NTN架构下的性能要求。罗德与施瓦茨在全球5G及卫星产业链测试领域广泛应用且广受用户好评的FSW频谱信号分析仪及SMW200A矢量信号源具备多个专用选件，特别是根据3GPP NTN标准不断升级的一致性测试选件，可准确、高效地测试NTN卫星组件并确保其符合一致性要求。

卫星载荷组件测试仪表搭建

卫星载荷组件测试项与界面举例

在FSW和SMA200A的支持下，NTN卫星器件、组件、模组和整星的产业链各环节均可实现同一套仪表射频与矢量参数对齐、准确测试及可回溯，并确保卫星整星的高质量交付与在轨验证。

综合上述背景，NTN低轨卫星的整星电测面临的部分测试挑战如下：

➢  需要结合真实星历与UE位置的信道特性仿真，用于验证gNB对动态多普勒频偏与动态时延补偿效果

➢  需要具备NTP授时与GNSS秒脉冲同步、并且具有绝对时间触发的测试系统，完成多模组协同时延测试，用以测定系统固定时延以便gNB完成实时补偿

➢  跳波束的时延测试，用以确定系统整体时延用于系统补充

➢  信关站、卫星载荷、终端的整体EVM测定，已确保通信信号质量

➢  实现在信关站、整星、终端和遥测链路的全连接联动测试

罗德与施瓦茨为解决产业界难题，对FSW和SMW200A系列仪表进行了全新升级，具备完善的绝对时间触发逻辑和相关硬件配置，实现了对NTN整星的全功能测试。

使用仪表为R&S FSW频谱信号分析仪, SMW200A多通道矢量信号源，RTO6示波器和NGP800电源。

上中标记有信号的位置均为信号射频和矢量测试点，可测定不同组件射频与信号质量，验证其是否满足设计要求或产线测试项。

测试项目（包括但不限于）： 

✦ 各测试点的频率准确度

✦ 各测试点损耗

✦ 各测试点EVM（均使用3GPP 5GNR NTN选件测试，符合3GPP一致性要求）

✦ 各测试点与UE/gNB处的绝对时延

✦ 跳波束实时性（延时）测试

PART-03

AIT测试联调与优化

卫星AIT（Assembly Integration and Test）的总装、集成与试验任务是一个由卫星总体设计部门牵头，多个部门协同、多个角色分工、多人参与的复杂过程。整个过程涉及的单位包括卫星总体设计部门、卫星总装部门、卫星测试部门、卫星试验部门和卫星分系统单位等，各部门在各阶段间的工作接口及分工界面复杂，极容易产生对技术状态的理解偏差。由于低轨卫星对通信质量的高要求，越来越多的总体部门都有要求使用EVM来描述分系统的技术状态。但在上一部分的系统联调图中可以看到，AIT时各类测试线缆和连接器件会临时安装在联调系统，这将导致系统的真实参数难以被表征出来。经常出现，分系统测试合格，但联调时不合格的问题。

卫星AIT中的典型连图与测试点示意

面对此类AIT联调的问题，需将测试点移动到上图比较的理想测试点并消除连接器和线缆造成的频响失真。修正方式如下图：

为矫正频响，罗德与施瓦茨推出了针对的AIT场景的频谱仪频响修正选件，可通过矢网对组件进行S参数测量，并将S参数导入测试用信号源和频谱仪，仪表可自动补偿执行的测量影响。

   经自动补偿后的EVM测试结果对比图如下：

面对大规模低轨星座带来的颠覆性产业变革，罗德与施瓦茨愿与产业链的合作伙伴在低轨终端、卫星器件组件、整星、相控阵天线和在轨等方面的测试为基础，共同推动产业链高质量发展。