罗德与施瓦茨发布全新低轨卫星在轨测试解决方案

01 技术挑战  

在全球低轨卫星快速发展的背景下，我国已将以低轨卫星星座为代表的商业航天产业作为新质生产力并配套多项支持政策，商业卫星运营与制造企业蓬勃发展，已开始建设低轨通信星座及其他遥感星座。

与传统的高轨和中轨卫星不同，低轨卫星因为其近地轨道特点存在“过顶”时间快、多普勒频移大和信号时延大等测试难题。

卫星较地面终端过顶过程如下图所示：：

随着在轨实验卫星及后期正式卫星数量的不断增多，卫星发射在轨后的测试、验收及健康状态监测成为行业的重点测试发展方向。

根据低轨卫星的轨道特性

和NTN通信特性在轨测试挑战如下：

卫星制造和测试周期短，发射密集，组网复杂，要求大量的在轨测试或验收工作，以便客观的开展验收和产品评价工作。

卫星过顶时间短、轨道变化快，信号多普勒效应强，要求测试和星历结合并记录信号IQ以便回溯。

信关站到终端连接组件复杂、频率到Q/V，要求测试系统频率覆盖高、精度高、可靠性高且兼顾在轨和组件测试。

NTN组网和通信的复杂性，要求对EVM、时延、群时延开展精准测试，要求地面站和终端非线性组件开展EMV、时延、群时延和NPR开展精准测试。

结合卫星全生命周期的可测试性，要求在轨测试仪表可开展通信载荷和组件测试。

02 测试解决方案与仪表

为解决上述测试要求和需求，要求仪表组合具备如下特点已完成拟定测试：

具备和星历同步的精准授时与脉冲触发功能，触发精度要求在微秒级别；

具备频率准确度、延时、群延时、EVM、BER、NPR、频率响应、噪声系数、杂散、增益传递等射频和矢量测试能力；

具备自定义和5GNR、DVB等标准信号的产生和分析；

具备有触发存储能力IQ信号记录能力；

仪表搭建与系统组成如图：

方案仪表：

R&S FSW（67GHz），R&S SWM200A（54GHz），R&S IQW，配件

测试步骤

信号源和频谱仪自校准

测试地面站Q/V相关射频组件损耗、时延等参数；

连接信号源、GNSS接收机至地面站上行链路，连接频谱仪和终端，连接频谱仪和IQ记录仪；

通过NTP服务器授时，通过GNSS接收机和信号源开始基于绝对时间的秒脉冲触发测试；

测试数据摘要

具备时间标签和对齐星历时间的延时和群延时数据集，可用于测试全系统时延是否符合设计并进行记录用以优化终端和星上时间补偿。

具备时间标签和对齐星历时间的EVM测试数据集，可用于测试在轨卫星、地面站及终端的全链路EVM验证系统是否符合设计指标。

具备时间标签和对齐星历时间的IQ数据，用于后期数据存储和深度分析并作为验证数据保存。

具备对终端和Q/V地面站组件的设备和矢量参数测试，用于验证组件和系统是否符合实际指标及故障判断。

具备其他通用射频和矢量测试功能。

完成测试业务逻辑图如下：

罗德与施瓦茨业务涵盖测试测量、技术系统、网络与网络安全，致力于打造一个更加安全、互联的世界。 成立90 年来，罗德与施瓦茨作为全球科技集团，通过发展尖端技术，不断突破技术界限。公司领先的产品和解决方案赋能众多行业客户，助其获得数字技术领导力。罗德与施瓦茨总部位于德国慕尼黑，作为一家私有企业，公司在全球范围内独立、长期、可持续地开展业务。