从卫星通信设计到测试方案全流程解析

卫星通信正处于前所未有的火热阶段，成为全球通信体系变革的关键引擎和战略制高点。随着低轨卫星互联网的发展加速，卫星通信不再局限于传统的地面站传输，而是全面向“天地一体化”迈进，覆盖全球、直连终端的能力正在重塑未来网络格局。

卫星频轨是稀缺的“不可再生资源”，国际遵循“先登先占”原则。SpaceX的星链项目点燃了全球对低轨卫星通信的热情，其高速、低时延的网络能力已在偏远地区接入、海空交通保障、军事通信等场景中广泛应用，并在俄乌冲突中展现出决定性作用，引发全球战略高度关注。亚马逊、OneWeb、AST SpaceMobile等企业紧随其后，纷纷构建各自的全球星座，抢占轨道与频谱资源，推动技术和服务模式不断突破。

在中国，中国星网、上海垣信、三大运营商的天地融合布局共同发力，地方政府与产业资本积极参与，带动星载激光通信、可回收火箭、星间组网、终端直连等关键技术进入爆发期，形成完整产业链和技术生态。

可以说，卫星通信已从“遥远的航天工程”跃升为“身边的基础设施”，不仅关乎国家安全和科技自主，更成为产业资本竞逐的风口和全球通信格局重构的焦点，其火热程度堪比5G初期、甚至有望引领未来6G的核心方向。

卫星通信使用到的频段涵盖 L、S、C、Ku、Ka 等，C 频段和 Ku 频段的频谱资源已十分紧张，未来 Ka 频段竞争或趋于白热化。Q、V等更高频段资源正在成为各国申报储备最新目标，有较大可利用空间。

通信星座竞争格局

世界各国卫星互联网发射计划

美国星链目前已发射9000颗卫星，在轨7500颗。卫星终端下线一千万个，中国卫星通信正在迎头追赶。

随着卫星技术的不断演进，卫星载荷架构也发生了变化，从传统的透明转发网络架构逐步向具备更强处理能力的再生模式网络架构，卫星不再只是“信号中继”，而是具备一定程度的信息处理、路由转发功能的“通信节点”。

在整个卫星通信体系中，产业链可大致分为上游制造、中游支撑与下游服务三个环节。

产业链的上游由卫星整星设计与制造厂商主导，它们根据任务需求完成系统设计，并向各类卫星零部件供应商采购所需组件，进行集成与测试，最终交付完整的卫星产品。中游部分主要由地面设备制造商和卫星运营服务商构成，起到连接天地之间的桥梁作用。下游应用层按照用户类型可大致分为：政府用户、行业用户、个人用户，覆盖船用通信、机载办公、运输行业、能源行业、工业行业、农林牧渔、野外作业、智慧城市等领域。

卫星通信上下游产业链

卫星通信测试覆盖卫星设计、仿真、制造、发射的各个环节。

其中通信卫星通常包含卫星平台和有效载荷两大部分模块。其中，卫星平台模块包括：结构模块、电源模块、姿态控制模块、轨道控制模块、热控模块、数据管理模块；其中，有效载荷模块包括：相控阵天线模块、转发器模块、激光通信模块。

如何测试准、测得快、测得全、测得真、测得便宜是各大厂商重点聚焦和不断突破的关键难题。随着技术发展，卫星通信测试面临更高频率、更高带宽、更高复杂调制、干扰排查以及卫星通信与移动通信融合等多重挑战，推到了测试设备和测试方案的持续创新。

针对卫星通信存在较长的时延、复杂的信号衰落特性、多普勒频移和噪声干扰等问题，中星联华科技提供包含：T/R组件测试；混频器、变频器等组件测试、ADC/DAC测试；卫星通信信号生成；相控阵天线测试；卫星有效载荷测试；卫星信道模拟；卫星信号采集；卫星激光通信及卫星通信整体测试验证方案等解决方案。

中星联华卫星通信全流程测试方案

T/R组件测试

T/R组件是有源相控阵天线的核心。T/R组件负责信号的发射和接收并控制信号的幅度和相位，从而完成波束赋形和波束扫描，其指标直接影响天线的指标，对卫星通信性能起至关重要的作用。

混频器、变频器等组件测试

为了保证卫星系统性能，对卫星变频器、混频器等器件的幅度和群时延平坦度有严格的要求，尤其对于数字调制而言，群时延波动会引起较大的误比特率和较差的信号质量。

卫星收发信机在频率转换阶段会将本地振荡器的相位噪声转移到混频器的输出信号上，对星座图的直接影响是符号的径向拖尾，降低SNR并增加BER。因此，在接收小功率信号时，相位噪声是非常重要的参数。

ADC/DAC测试

ADC连接模拟世界和数字世界的桥梁，模ADC性能直接影响整个系统的性能，特别是超高速芯片，5G基站、卫星、雷达等应用领域至关重要的核心器件。因此，如何正确对高速ADC进行性能指标测试

目前的实时信号处理机要求ADC尽量靠近中频甚至射频，以获取尽可能多的目标信息。因而，ADC的性能好坏直接影响整个卫星系统指标的高低和性能好坏，从而使得ADC的性能测试变得十分重要。

高速ADC动态参数测试面临三个严峻的问题：多通道、极低的宽带噪声和抖动、更低的谐波。

传统ADC测试需要多台高性能信号源来为测试提供激励与时钟。多台设备的接入，使得接线变得更加复杂，通常模拟信号源的谐波性能不如ADC固有的线性度那么好，因而在测试THD指标之前，必须在信号源与ADC模拟输入之间加带通或低通滤波器。导致测试结果不够精确。

中星联华的Pro系列信号源具有超低相位噪声：＜-148dBc/Hz@1GHz,10kHz offset，可输出非常纯净的信号，而且支持多通道相参信号输出，一台仪器同时为ADC测试提供模拟信号输入和时钟信号输入，一台顶多台，保证了ADC测试的SFDR/ENOB/SNR/THD/SINAD等参数的精确测量，是目前业内唯二能够满足上述苛刻条件的信号源厂家，有效解决“卡脖子”难题。

单路ADC动态测试

多路ADC动态测试

ADC动态测试结果

卫星信号生成

在卫星通信系统中，宽带矢量产生用于生成符合特定标准的调制信号，以测试和验证通信设备、调制解调器、基站等的性能。

中星联华矢量信号源能够产生可覆盖Ka频段的单音、多音、扫频、脉冲、常见数字调制、AWGN等多种信号，用于测试和验证电子设备的性能、频率响应、干扰抑制、抗干扰等能力测试等，协助客户测试和验证通信设备、调制解调器、基站等的性能。

Signalpro信号生成软件可提供丰富的场景模拟，让复杂场景模拟变得简单。

围绕多通道专用信道模拟器，综合采用真实卫星信号采集、卫星通信仿真、电磁干扰采集以及信道测量等仿真技术和工具，打造了面向卫星信号的信道模拟平台。该平台在传统信道模拟的基础上进一步引入了增强系统建模仿真能力的信道模拟+高性能云计算架构，可有效地服务于5G&6G核心网功能、接口互联互通、网络服务质量，射频性能一致性及场景适应性等检验检测测试。

相控阵天线测试

相控阵天线模块：由大量天线单元和发射 / 接收（T/R）组件等构成，是实现卫星通信功能的关键部件，可实现波束的快速扫描和指向，能同时与多个地面终端进行通信，提高通信效率和容量。

随着卫星通信容量快速增长及多目标区通信的发展需求,多波束天线开始应用,主要可分为反射面多波束天线、透镜式多波束天线及相控阵多波束天线。其中相控阵天线具有宽扫描角、低轮廓、低功耗、重量轻,可实现灵活的多波束、波束调整重构,以及波束凝视等通量覆盖等优点,在低轨卫星应用中优势显著,有望成为低轨通信卫星标配。

常规的测试方式天线阵各天线单元端口是顺序测试：在测试时除测试端口外，其它端口在负载状态，没有充分考虑天线单元间的互耦效应，输入的测试信号没有考虑波束扫描。

中星联华科技可提供32/64/128通道相参信号源助力相控阵天线有源S参数测试，该系统可快速产生多通道激励信号，精准控制每一路激励信号的幅度、相位，完全模拟相控阵天线实际扫描状态，用于测试相控阵有源端口参数、静态端口参数、各单元驻波参数 ，以及相控阵天线端口驻波调试功能，优化天线阵中的互耦特性。

卫星有效载荷测试

通信载荷是用于通信卫星通信功能的部件，是通信卫星的核心组件。传统通信载荷主要包括相控阵天线和转发器，卫星互联网在传统通信载荷基础上增加了星间链路。其中转发器模块：用于接收地面站发送的信号，经过放大、变频等处理后，再转发给其他卫星或地面终端，实现信号的中继传输，是卫星通信系统中的重要信号处理部件。

依据是否对信号进行处理，转发器分为透明转发器和数字再生转发器。其中数字再生转发器系统可分为接收端、发射端及信号处理装置。

在卫星PA设计中，会使用宽带功率放大器，工程师在设计时面临系统效率和线性度的权衡问题。在测试时需要考虑放大器的非线性失真。传统的测试方法利用2台射频信号源加上合路器来实现双音信号测试器件的三阶交调失真，测试环境搭建复杂、耗时、价格昂贵。

传统双音测试流程

中星联华科技矢量/射频信号源可直接生成Two-Tone双音信号，协助完成测试，减小测试环境中其他配件的非线性对测试最行之有效的方法是尽可能地减小单音信号的电平值。

矢量信号源生成Two-Tone双音信号

双通道微波信号源直接输出双音信号

一步到位，简化您的测试步骤，提高测试精确度。

卫星信道模拟

随着无线通信技术的发展，人们的生产生活越来越依赖于无线通信系统，同时也对无线通信系统质量提出了越来越高的要求，而无线信道的状况是影响无线通信系统质量的一个非常重要的因素。

无线信道是指无线通信中用于传输无线信号的媒介，信号通过无线信道传输，并会受到信道中的各种影响，如多径、时延、衰落、多普勒、噪声干扰等。

无线信道是一个动态、复杂且不稳定的环境，无线通信系统的应用和发展都离不开对无线信道特性的深入研究。

中星联华科技超宽带信道模拟器是一种能在实验室环境真实再现无线信道环境的技术，大大便捷了信道测试与通信系统部署。

1. 超大带宽——2GHz实时带宽（非载波聚合）

2. 宽频覆盖——最高67GHz

3. 丰富的信道模型（时延、衰落、多普勒、噪声干扰等模型）

4. 可模拟卫星通信过程中真实的无线信道环境。

中星联华超宽带信道模拟器信道模型

卫星信号采集

卫星过顶时间短，过顶在半夜......，误删、磁盘损坏，采集数据量太大磁盘容量不够？？这是工程师进行卫星信号采集时的痛处，中星联华科技射频信号采集记录回放仪，提供手动和自动两种工作模式。在手动模式下，完全由用户自主控制信号采集的启动与停止；在自动模式下，信号采集器根据用户预置的设备工作地理位置（经纬度、海拔）和在轨卫星轨道根数参数，自行计算出卫星过境的可视时间区间及在该可视区间内动态变化的仰角、方位角等信息，在卫星升起时刻自动启动信号记录，在卫星低于地平线时终止信号记录，在整个信号采集过程中并同步记录卫星的仰角和方位角，再也不用熬夜追星了。系统拥有等容量双备份系统，保障数据安全，大容量磁盘可数小时不间断采集回放外场电磁环境，所采集所放，把卫星信号搬回实验室。输入的测试信号没有考虑波束扫描。

卫星激光通信

星间链路通过激光实现。激光通信承载星间传输的优势主要有：卫星激光通信具有频率更高且方向性更强的特点，可以实现快速和高体量的数据传输；星间激光通信不需要向国际电联申请特定频段，使得频道使用更加便捷；激光通信终端体积、重量和功耗优势，符合当今卫星平台有效载荷要求。

星间链路激光通信有望大幅提升空天与地面数据传输速率，如Starlink部署以激光为特色的新型卫星，实现星间链路传输数据，扩大覆盖范围；激光通信也是太空通信应用前沿技术，从近地轨道到深空通信均有应用前景。

卫星激光通信采用的是相干光通信技术，是光通信领域的一项技术。相比于传统的非相干光通信，相干光通信具有传输距离更远、传输容量更大的技术优势，因此广受行业各界的关注，研究热度不断攀升。

激光通信模块：包含光学天线、跟瞄（PAT）系统、通信系统等。光学天线用于收发激光信号；PAT 系统负责完成空间光信号的瞄准、捕获和跟踪；通信系统则主要完成卫星激光通信系统光信号的调制 / 解调、光放大及信号处理等功能，可实现高速、大容量的数据传输。

利用中星联华误码仪的PPG可以产生2/4路IQ基带信号调制到相干光的发射机上，激光传输，相干光接收机收到光信号，进行处理分析。

中星联华高性能误码仪相干光测试方案

卫星通信整体测试验证方案

卫星通信环境复杂，评估全链路的通信信号质量，需要考虑背景噪声等因素，在本系统中加入背景/噪声信号产生设备，用于模拟背景/噪声信号。

随着对更快数据吞吐量的强烈需求，卫星通信信号频率更高、信号带宽更大且调制方式更为复杂。在实验室内产生高频、大带宽、调制复杂的卫星信号，本系统中引入了卫星调制信号产生设备。

中星联华科技卫星通信整体测试验证方案，涵盖从信号生成、信道模拟、上下变频，然后进入信号采集及信号分析的全链条测试验证。

1. 提供更加丰富的信号产生功能，支持多种信号叠加，方便生成各种卫星通信复杂信号。信号生成软件主要包括通用数字调制、多载波数字调制、雷达信号、通信信号、单音/多音信号、噪声信号，调频信号等。

2. 针对卫星信道模拟测试需求，综合采用射线跟踪、卫星通信仿真、电磁干扰采集以及信道测量等仿真技术和工具，打造了面向卫星通信空天地一体化的超宽带信道模拟器。

3. 可以通过变频器模块将3.2GHz以内的中频信号，上变频到Ka/Ku频段，模拟卫星链路的通信过程。

4. 系统可实现采集、存储实际卫星信号，并将其带回实验室回放，构建真实的通信环境，为实验提供原始的真实数据。采集到的卫星信号可无限回放使用，还可注入自定义信号混叠，进行针对性测试，系统可支持最高至67GHz信号无缝采集，最大信号带宽2GHz，大容量磁盘阵列支持长时间采集，等容量双备份系统，保证数据不丢失。

5. 系统搭载采集信号分析软件，可对采集到的卫星信号进行分析。

中星联华将持续为广大用户带来更优异的测试体验，助力工程师解决更多关键难题。

当前，卫星通信市场正快速发展，伴随卫星数量持续增加与技术不断突破，其在全球通信网络中的作用日益凸显。从低轨到高轨，卫星系统的多样化应用不断催生新的市场需求，尤其在高速数据传输、远程监控、全球覆盖和应急通信等场景中，已成为不可或缺的核心技术。

随着5G、物联网、人工智能等新兴技术的融合，卫星通信市场前景广阔，同时也对测试、仿真和验证方案提出了更高挑战。

中星联华科技深耕卫星通信测试领域，提供覆盖全链路的解决方案：包括T/R组件测试；混频器、变频器等组件测试、ADC/DAC测试；卫星通信信号生成；相控阵天线测试；卫星有效载荷测试；卫星信道模拟；卫星信号采集；卫星激光通信及卫星通信整体测试验证方案等多个关键环节，全面赋能行业客户应对未来挑战，推动卫星通信技术持续演进与应用落地。