航天業(yè)正在面臨自最初的太空競賽以來最激烈的競爭，許多公司都在加速發(fā)展太空探索能力，希望在抵抗新風險的同時，實現更大規(guī)模和更低成本。

無論是高通量衛(wèi)星(HTS) 微波有效載荷，還是遙測、跟蹤和控制(TT&C)，每一顆衛(wèi)星及其子系統(tǒng)都要經過及其嚴格的測試與驗證，才能確保在執(zhí)行任務期間，始終如一地正常運行。

今天小編帶大家了解一下，一顆衛(wèi)星在它上天之前，都經歷了什么？

一、設計和仿真

通過仿真確保

從規(guī)劃到運營一帆風順

衛(wèi)星任務需要克服一系列特殊的鏈路預算障礙。這些障礙包括多普勒頻移、大氣畸變、時延、極端溫度波動、大功率電平驅使放大器進入到非線性區(qū)域，以及太空環(huán)境極其惡劣的條件。衛(wèi)星任務必須一次成功，否則就是失敗。在這樣瞬息萬變的環(huán)境下對衛(wèi)星通信系統(tǒng)進行數字建模，可縮短設計時間并加快制造速度，同時增加任務的成功率并降低生產成本。

軌道與通信生命周期仿真

您可以將Keysight PathWave系統(tǒng)設計軟件(SystemVue)的電子系統(tǒng)級(ESL)設計工具與AGI的系統(tǒng)工具套件(STK)軟件集成在一起，以便工程師在瞬息萬變的空間環(huán)境中精確地仿真和驗證信號。

PathWave系統(tǒng)設計軟件使用

從STK導入的信道動力學數據進行仿真

二、設計優(yōu)化

通過硬件半實物測試

加速創(chuàng)新

新一代衛(wèi)星星座支持高容量、低時延的網絡。這樣的網絡將需要更高頻率和更大帶寬，以便在全球范圍內實現不間斷的連接。在做完系統(tǒng)仿真之后，通過硬件半實物測試，加速您的設計進程。這個時候，需要使用測試設備的輔助在半實物(HIL)測試期間完成從數字模型到硬件模型的轉化。

PathWave系統(tǒng)設計軟件的快速開發(fā)周期

定制調制分析

航空航天、國防和衛(wèi)星通信中采用的新型專有調制格式定義了具有獨特幾何形狀甚至非對稱形式的信號。新發(fā)射機必須通過調制質量、增益和平坦度等測量來徹底進行表征。

使用89600 VSA 作為參考接收機來計算誤差矢量幅度 (EVM)、頻率誤差等參數，在符號比特和 IQ 或時域之間使用耦合標記，以評估解調后的比特。

使用VSA執(zhí)行定制IQ調制分析

用于衛(wèi)星測試的寬帶信號分析

諸如Ka、V 和 W頻段HTS系統(tǒng)之類的寬帶通信應用支持高數據速率。表征這類應用中采用的放大器可能會遇到獨特的困難。EVM、噪聲功率比(NPR)、增益壓縮和相位失真等指標可以很好地指示元器件在系統(tǒng)中的性能。在工作功率和溫度范圍內評測這些結果可以讓您更深入地了解放大器的性能。該解決方案以適中的價格提供高動態(tài)范圍的寬帶信號分析能力。

寬帶信號分析測試

深入了解相位噪聲

通信衛(wèi)星轉發(fā)器，無論是彎管式還是數字再生式，都會給接收到的信號帶來少量的噪聲。衛(wèi)星收發(fā)信機在頻率轉換階段會將本地振蕩器的相位噪聲轉移到混頻器的輸出信號上，這會降低信噪比并增加比特誤碼率(BER)。因此，在接收小功率信號時，相位噪聲是非常重要的參數。

N5511A 相位噪聲測試系統(tǒng)。

50kHz至40GHz

調制失真應用

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，大功率放大器和低噪聲放大器是傳輸鏈向天線提供所需功率的關鍵環(huán)節(jié)。為了盡量提高效率，行波管放大器(TWTA)和固態(tài)功率放大器等大功率放大器通常會被驅動至接近飽和功率，尤其是在軌道衛(wèi)星中。在將這些器件驅動至高功率電平時，器件會出現非線性特性導致調制信號失真，因而有無法識別的風險。功率放大器(PA)的非線性響應會直接影響解調中的BER。除了信道中的BER較差之外，非線性特性造成的頻譜再生還會在相鄰信道中產生不必要的功率，導致無法進行載波聚合。因此，了解射頻鏈路的線性特性對于確保衛(wèi)星通信的質量非常關鍵。

三、系統(tǒng)集成和仿真

測試整個通信系統(tǒng)

地球靜止軌道(GEO) HTS 衛(wèi)星系統(tǒng)和新太空低地球軌道(LEO)星座的商業(yè)潮流給元器件和系統(tǒng)級衛(wèi)星測試帶來了新的挑戰(zhàn)。為了利用衛(wèi)星中的更高頻率和更大帶寬，我們需要進行更復雜的測試和表征，才能確保元器件和系統(tǒng)滿足苛刻的太空要求。衛(wèi)星元器件和系統(tǒng)的設計、驗證和制造離不開各種測試場景，對于這些測試場景而言，頻譜分析和信號生成是構成強大測試系統(tǒng)的基礎。

KeysightM9384B

和M9383BVXG微波信號發(fā)生器

衛(wèi)星運營商目前面臨的一項挑戰(zhàn)是如何在可用頻譜帶寬內以更高的速度向更多用戶傳輸更多數據。為了克服這一挑戰(zhàn)，運營商采用了高階正交頻分復用(OFDM)和更復雜的調制技術。隨著調制變得更加復雜，在時域或頻域中查看波形并診斷信號質量問題也變得越來越困難。因此，調制精度測量是在系統(tǒng)級表征數字調制信號的最佳選擇。借助PathWave矢量信號分析(89600 VSA)軟件，您可以測量超過 75 種信號標準和調制類型，包括衛(wèi)星通信。

是德科技產品支持您生成和分析直接廣播衛(wèi)星系統(tǒng)中常用的視頻信號。這些信號包括DVB-S/S2/S2X，以及從直流到 V 頻段和其他頻段的標準或定制通信信號，例如定制IQ、OFDM 和 5G 信號。這些工具是測試整個衛(wèi)星系統(tǒng)所必需的。您可以使用同一產品執(zhí)行數字系統(tǒng)驗證，從而調試廣泛的信號，無論是控制器區(qū)域網絡總線上的傳感器數據，還是數字信道化或再生衛(wèi)星中的尖端、LVDS或SpaceWire/SpaceFibre信令。

KeysightPathWaveVSA(89600)

定制IQ分析軟件

在發(fā)射之前測試衛(wèi)星系統(tǒng)的功能性能

衛(wèi)星、航空航天和機載無線電設備必須滿足嚴格的可靠性要求。這些通信鏈路一旦發(fā)生故障，可能會丟失性命攸關的數據。測試條件需要盡量模仿這些無線電設備的運行環(huán)境，不僅在鏈路級別，也包括多鏈路網絡級別。

PROPSIM 衛(wèi)星信道仿真解決方案可以在實驗室創(chuàng)建針對當前和未來的衛(wèi)星與航空通信系統(tǒng)的逼真測試條件。創(chuàng)建動態(tài)場景并對整個衛(wèi)星網格星座進行建模，可以將測試標準推向其軌道高度。

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在實驗室仿真極端的射頻傳播信道條件：

-大時延多普勒

- 可變時延

- 多徑

-路徑損耗和雨衰

使用 PROPSIM 在開發(fā)過程的早期發(fā)現并解決問題，從而縮短研發(fā)周期。

KeysightPROPSIM衛(wèi)星信道仿真器

四、生產

可靠的制造流程

在衛(wèi)星部署之后，對在軌航天和衛(wèi)星器件進行維修不僅成本高昂，而且非常困難，實際上不太可能實現。因此，在整個生產過程中（尤其是在生產規(guī)模擴大時）維持最高的質量水平至關重要。

建立與生產速度相匹配的生產流程以及測試流程，都是生產中至關重要的環(huán)節(jié)。

五、環(huán)境測試

熱真空艙測試

航天應用中使用的設備經過了嚴格的環(huán)境測試，證明其可以在極端的發(fā)射和太空條件下生存。精確地仿真太空的極端環(huán)境條件需要在熱真空(TVAC)艙內對衛(wèi)星進行測試。測試要全天候運行幾個月的時間。熱真空艙測試通常是進行的最終測試，也是最復雜、成本最高的測試。要想測試獲得成功，通常需要在測試前6到18個月就進行詳細的規(guī)劃。在熱真空艙中進行測試，每天的成本可能就高達100萬美元，因此必須確保所有測量都準確無誤。熱真空測試有助于發(fā)現可能存在的問題，例如可能給衛(wèi)星環(huán)境造成污染的設備或材料排氣、材料過熱導致的設計缺陷，以及可能在低壓環(huán)境中引起問題的電暈（金屬蒸氣電?。┬?。

由于衛(wèi)星測試任務極為繁復，除了以上介紹的內容，衛(wèi)星在發(fā)射之前還要考慮進行測試和驗證的內容包括：

相控陣天線的測試、太陽能電池陣列仿真、衛(wèi)星功率和數據總線測試等等 。

責任編輯：haq