1、低軌寬帶通信衛(wèi)星天線的演進和測試挑戰(zhàn)

低軌寬帶通信衛(wèi)星的有效載荷由轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)和天線分系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，它們配合起來完成信號的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。

天線分系統(tǒng)完成空間中的電磁波信號和設(shè)備中的電信號的轉(zhuǎn)換。其中接收天線接收地球站或地面終端發(fā)射的上行信號，并將其送至轉(zhuǎn)發(fā)器的接收機；發(fā)射天線將轉(zhuǎn)發(fā)器中發(fā)射機的電信號轉(zhuǎn)換成空間電磁波發(fā)送到地球站或地面終端。

對于低軌寬帶通信衛(wèi)星來說

有源相控陣天線能夠?qū)崿F(xiàn)多波束的發(fā)射接收，同時和多個地球站或地面終端通信，從而提高系統(tǒng)容量；

有源相控陣天線的波束窄，指向性強，合成后的功率大，有利于地面終端的小型化；

另外有源相控陣天線很容易實現(xiàn)波束的掃描和重構(gòu)，系統(tǒng)靈活性強；

單個陣元的損壞只會對部分波束有影響，不會影響整個天線系統(tǒng)的工作，系統(tǒng)對失效的冗余度高。

因此，在低軌衛(wèi)星通信衛(wèi)星上，有源相控陣天線的應(yīng)用越來越廣泛。

有源相控陣天線包含了成百上千個陣元，每個陣元都是一個TR組件，包含Tx和Rx，在Tx和Rx中通常都包含移相器和衰減器。通過對多個陣元的移相和衰減進行控制（波控），能夠?qū)崿F(xiàn)它們合成后的信號在某個方向加強，在其它方向減弱，從而實現(xiàn)很窄的波束和很低的副瓣。

傳統(tǒng)的相控陣天線通常是把多個TR組件模塊通過電纜或波導(dǎo)連接到一起構(gòu)成的，而現(xiàn)在新的趨勢是把多個TR組件集成到同一個射頻芯片上，這進一步提高了相控陣天線的集成度。這進一步提高了相控陣天線的集成度，如圖1所示。

圖1 四合一TR組件芯片

為了保證天線分系統(tǒng)的工作性能，我們需要對它進行性能測試。除了傳統(tǒng)的天線測試參數(shù)之外，低軌寬帶通信衛(wèi)星的天線分系統(tǒng)還引入了一些新的需求和挑戰(zhàn)：

很多時候，低軌寬帶通信衛(wèi)星的相控陣天線和發(fā)射機、接收機的放大器射頻芯片直接物理鍵合到了一起，無法引出射頻測試接口，收發(fā)信機的測試都需要在空口（OTA）進行。

除了需要測試傳統(tǒng)的天線性能，如工作頻率、增益、極化、方向圖、發(fā)射EIRP、接收G/T等參數(shù)之外，還需要在空口測量收發(fā)信機的調(diào)制解調(diào)性能，如ACPR（鄰道抑制比）和EVM（矢量誤差幅度），還有更高層的信令測試，如吞吐量、阻塞率、時延等。

低軌寬帶通信衛(wèi)星采用頻率更高的Ku/Ka/Q/V頻段來滿足大帶寬的應(yīng)用需求，對測試儀器在毫米波頻段的射頻性能（如動態(tài)范圍、本底EVM）提出了更高的要求。

空口測試需要在產(chǎn)品的整個生命周期進行，包括研發(fā)、器件測試驗證、系統(tǒng)集成、一致性測試、產(chǎn)線測試、安裝維護，大量的測試要求極高的測試效率。

相控陣天線測試掃描的維度仍然有頻率、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角度和被測天線輸出通道數(shù)三個維度。使用多端口PXI矢網(wǎng)，可以不用開關(guān)矩陣切換被測天線的不同輸出通道分別采集，而是用多個并行工作的接收機同時采集所有被測天線輸出通道的數(shù)據(jù)，減少了一個掃描維度，從而可以把測試時間縮短一個數(shù)量級(取決于被測相控陣天線的輸出通道數(shù))。

Keysight M980xA系列多端口PXI矢網(wǎng)，能夠完美匹配多通道TR組件和相控陣天線的測試需求。

今天我們討論全新的基于多端口PXI矢網(wǎng)的相控陣天線測試方法：

利用模塊化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀M980xA平臺可以完成天線的近場，遠場和緊縮場的測試。小K會逐一進行介紹。

2、基于多端口PXI矢網(wǎng)的近場天線測試

類似地，使用多端口PXI矢網(wǎng)也能大大提高近場天線測試的效率，圖2是一個用于接收的相控陣天線測試場景。

圖2 基于多端口PXI矢網(wǎng)的近場接收天線測試