衛星測試解決方案：全方位放大器雜訊容限與 5G TDD 網路時序精密驗證

精測強固衛星鏈路，驅動太空通訊革新

在當代衛星通訊蓬勃發展的趨勢下，特別是低地球軌道 (LEO) 衛星星座的快速部署，為全球通訊帶來前所未有的機遇，然而，這也使得衛星系統面臨日益嚴峻的挑戰，包括擁擠的射頻 (RF) 環境、複雜的電磁干擾 (EMI)、以及對通訊系統效能與可靠性的極高要求，為了應對這些挑戰，全面而精密的測試與量測 (T&M) 解決方案成為衛星設計、驗證及部署階段不可或缺的一環。

T&M 衛星測試整合解決方案提供一套完整的方法論與儀器組合，專門用以應對衛星通訊系統中的兩大關鍵技術挑戰：其一是驗證放大器等核心射頻前端元件在充滿雜訊與干擾的真實太空環境中的雜訊容限與訊號處理能力。其二是精準評估與確保採用 5G 分時雙工 (TDD) 技術的衛星網路所需的精密時序同步效能，透過T&M 衛星測試整合解決方案，衛星系統設計者、整合商與營運商能獲得關鍵的效能數據與深度洞察，從而優化系統設計、降低部署風險、並確保衛星網路在軌道上的長期穩定運作。

核心挑戰與解決方案途徑

現代衛星系統，尤其是 LEO 衛星，需要在動態變化的環境中處理微弱的上行鏈路訊號，同時在嚴格的功率限制下高效發射下行鏈路訊號，任何射頻鏈路中的效能衰減都可能導致通訊品質下降、資料傳輸率降低，甚至鏈路中斷，T&M 衛星測試整合解決方案聚焦於此，提供具體的測試程序與先進儀器，模擬並驗證這些關鍵效能指標。

剖析衛星放大器於複雜電磁環境下的雜訊容限

衛星通訊系統中的放大器，無論是低雜訊放大器 (LNA) 還是功率放大器 (PA)，其效能直接影響整體系統的靈敏度、覆蓋範圍與通訊容量，在太空中，這些放大器不僅要處理目標訊號，還必須抵抗來自其他衛星、地面系統以及宇宙背景的各種雜訊與干擾訊號，因此，精確評估放大器在不同雜訊功率譜密度和干擾類型下的雜訊容限至關重要。

放大器雜訊容限測試配置

此圖展示了放大器雜訊容限測試的典型配置，其中 Boonton SGX1000 系列射頻訊號產生器提供一純淨的參考衛星訊號，該訊號與 Noisecom UFX7000B 可程式化雜訊產生器輸出的受控干擾訊號（模擬真實世界的雜訊）進行合路，接著此混合訊號被饋入作為待測物的 Holzworth HX 系列放大器，最後，Holzworth HA7062C 即時相位雜訊分析儀用於擷取並分析放大器在不同雜訊條件下的輸出訊號特性與完整性。

T&M 衛星測試整合解決方案針對「放大器雜訊容限」的測試配置與程序，其關鍵儀器組合與各儀器扮演的角色如下：

• Boonton SGX1000 系列射頻訊號產生器：
  此儀器用於產生純淨的參考衛星訊號，進行雜訊容限測試，SGX1000 系列以其卓越的低相位雜訊、高頻率穩定度與訊號純淨度著稱，確保測試訊號源的可靠性，避免儀器自身雜訊影響對待測物 (DUT) 的評估。
• Noisecom UFX7000B 可程式化雜訊產生器：
  此儀器為參考衛星訊號疊加精確控制的干擾，用以模擬衛星網路部署後可能遭遇的干擾情境，UFX7000B 能夠模擬加成性高斯白雜訊 (AWGN)，並可精確控制雜訊功率與頻寬，模擬多種真實世界的雜訊干擾，例如逐步提升雜訊功率以測試放大器的雜訊基底容忍極限。
• Holzworth HX 系列放大器：
  Holzworth 的低相位雜訊放大器作為待測物 (DUT)，其在不同雜訊條件下的效能將被擷取與分析，HX 系列放大器 以其優異的增益平坦度和低雜訊指數特性，是評估在注入雜訊後，其增益、線性度 (如 P1dB、IP3) 等關鍵參數變化的理想對象。
• Holzworth HA7062C 即時相位雜訊分析儀：
  隨著測試過程中功率位準和雜訊基底的變化，此儀器提供相位雜訊量測功能，以驗證衛星訊號的完整性，HA7062C 的即時分析能力與高靈敏度，能捕捉到因雜訊與干擾引入的相位抖動與頻譜再生，這些參數對於採用高階調變格式的衛星通訊系統的解調效能與位元錯誤率 (BER) 有直接影響。

透過此詳盡的測試流程，衛星系統設計者不僅可以驗證所選放大器是否符合設計規格，更能深入了解其在極端條件下的行為模式，為系統的鏈路預算設計、抗干擾策略制定以及元件選型提供堅實的數據支持，確保衛星在複雜電磁環境中的通訊可靠性。
 

精準掌握 5G TDD 衛星網路的關鍵時序特性

5G NR (New Radio) 技術正逐步拓展至非地面網路 (NTN)，其中包括衛星通訊，分時雙工 (TDD) 技術因其頻譜使用的靈活性與效率，在 5G 衛星通訊中扮演關鍵角色，特別是在需要動態調整上行鏈路與下行鏈路容量的應用場景，然而，TDD 系統對時序同步的精確度要求極高，任何時序誤差都可能導致嚴重的交叉時槽干擾 (Cross-Slot Interference)，影響網路效能。

5G TDD 網路時序測試配置

此圖描繪了 5G TDD 網路時序測試的配置，由 CommAgility 5G gNodeB 或 Holzworth HSM6001B 射頻合成器模組產生模擬的 5G TDD 訊號，此訊號直接輸入至 Boonton RTP5000 系列即時峰值功率感測器，該感測器專門用以精密量測 TDD 脈衝的快速變化時序參數、功率位準及其他關鍵效能指標。
 

 

T&M 衛星測試整合解決方案針對「5G TDD 網路時序」的測試配置與程序，其關鍵儀器組合與各儀器扮演的角色如下：

• CommAgility 5G gNodeB 與 Holzworth HSM6001B 射頻合成器模組：
  由 Holzworth 或 CommAgility 產品提供的模擬 5G TDD 訊號可作為測試的基準，這些訊號源能夠模擬出具有精確時槽結構、同步訊號區塊 (SSB) 以及上下行配置的真實 5G TDD 波形，為後續的時序量測提供標準化的輸入。
• Boonton RTP5000 系列即時峰值功率感測器：
  Boonton 展示其射頻峰值功率感測器產品線的卓越效能和功能，用以量測關鍵的 5G TDD 訊號參數，RTP5000 系列感測器 具備業界領先的每秒超過 100,000 次連續觸發量測速率、100 皮秒 (ps) 等級的時間解析度以及獨特的即時功率處理技術，使其能夠精確捕捉 TDD 脈衝的上升時間、下降時間、脈衝寬度、工作週期，並量測脈衝的峰值功率、平均功率以及進行如互補累積分布函數 (CCDF) 的統計分析。
  
  此測試能力對於衛星 TDD 系統至關重要，因為衛星傳播的長延遲使得時序控制更具挑戰性，透過 RTP5000 系列的精確量測，工程師可以驗證衛星酬載與地面關口站之間的時序同步達到奈秒級的精度，確保 TDD 切換的無縫進行，最大化頻譜效率，並支援對延遲敏感的 5G 應用，如遠端控制、即時監控等，透過衛星網路的實現。

此整合解決方案於衛星測試領域的顯著助益

此 T&M 衛星測試整合解決方案為衛星通訊領域的工程師和科學家提供了一套強效的工具集，其核心助益包括：

• 提升設計信心與降低風險：
  透過在實驗室環境中模擬真實的太空運作條件，及早發現潛在的設計缺陷與效能瓶頸，大幅降低專案風險與後期修改成本。
• 加速產品開發與上市時程：
  標準化且自動化的測試流程，結合高效能的量測儀器，縮短了從設計、驗證到整合的週期。
• 確保系統效能與可靠性：
  對關鍵射頻元件與網路時序的精確驗證，確保衛星系統在軌後能達到預期的通訊品質與服務穩定性。
• 優化鏈路預算與資源利用：
  精確的雜訊容限數據有助於更準確地進行鏈路預算分析，而對 TDD 時序的掌握則能最大化寶貴的頻譜資源利用率。
• 支援新興技術的導入：
  隨著 5G NTN、高通量衛星 (HTS) 等新技術的發展，此解決方案提供的先進測試能力，有助於克服新技術導入時的未知挑戰。

目標使用者：

此解決方案的目標使用者群體廣泛，涵蓋了衛星通訊產業鏈的各個環節：

• 衛星與酬載設計工程師：
  負責衛星平台及通訊酬載中射頻模組、天線、放大器等關鍵元件的設計與選型。
• 衛星系統整合與測試工程師：
  負責將各子系統整合，並進行完整的系統級效能驗證。
• 衛星通訊網路開發人員與營運商：
  負責規劃、部署及維護衛星網路，確保服務品質與網路效能。
• 政府與國防機構：
  涉及軍事通訊、情報蒐集、地球觀測等高度依賴衛星技術的單位。
• 學術研究機構：
  從事先進衛星通訊技術研究與開發的科研人員。