確保關鍵任務通訊可靠性
從動態損耗模擬到 5G NTN 及航空測試應用

航太 RF 通道模擬的必要性與挑戰

在衛星通訊、航空電子、無人載具及特別是民用與軍用飛機等先進無線通訊領域，訊號傳播路徑往往極其複雜且動態多變，這些航空器都必須在充滿挑戰的環境中可靠運作並滿足嚴格要求；例如，飛機高速飛行增加了對都卜勒頻移的敏感性，變化的海拔高度會導致動態傳播延遲和訊號強度波動（路徑損耗），而來自其他系統的干擾及各種大氣效應（如電離層閃爍、對流層散射）更會降低訊號品質；這些嚴苛條件，加上負載本身的非線性效應等因素，都對通訊鏈路的性能與可靠性構成嚴峻考驗，並可能顯著影響關鍵即時數據的傳輸，包括飛行路徑管理細節、導航指令、飛機定位與天氣的即時更新，以及空中交通管制（ATC）資訊。
為確保通訊系統在實際部署前滿足性能指標與操作要求，高傳真度的通道模擬成為關鍵的研發與驗證工具；實驗室環境下的通道模擬器能提供可控、可重複的測試條件，克服實場飛行測試的局限性；dBm ACE9600 作為 dBm 通道模擬解決方案的一部分，目的在應對這些挑戰，滿足通訊系統（包括應對不斷演進需求的衛星通訊系統）的測試需求；它透過模擬各種鏈路損耗，如時變傳播延遲、都卜勒頻移、路徑損耗、多路徑衰減以及大氣干擾（即電離層閃爍和對流層散射效應），為評估飛機及其他複雜通訊系統的有效性提供了寶貴的洞察力；藉由精確的鏈路模擬，ACE9600 致力於確保各類先進通訊系統達到所需的可靠性、安全性及性能標準。

ACE9600 技術核心：硬體平台與模擬能力概觀

ACE9600 是一款先進的非地面 RF 通道模擬器，基於強大的硬體與數位訊號處理 (DSP) 測試平台；此平台對通過訊號的具體調變方式或協議保持透明（Signal Agnostic），專注於模擬物理傳播通道本身的特性；儀器支援高達 600 MHz 的瞬時頻寬，並可配置多達四個獨立通道，透過多機箱精密同步更能擴展至 16 個通道；其關鍵特性在於能夠實現相位連續的動態參數變化（包括延遲、都卜勒與衰減），確保模擬結果的真實性，避免引入相位不連續性所導致的誤差；ACE9600 在功能上建立於早期的 SLE900 型號之上，增加了負載損耗模擬能力、多通道同步、12 抽頭多路徑衰減以及更高的瞬時頻寬。
其訊號處理涉及射頻 (RF) 或中頻 (IF) 輸入，儀器提供 L-Band 選項和 IF 選項，並具頻率靈活性之 RF 上/下變頻器；核心的通道模擬運算在數位化後，利用其硬體/DSP 平台完成；處理後的訊號根據配置需求，可輸出為中頻 (IF) 或經由向上變頻模組轉換為所需的射頻 (RF) 頻段（如 L-Band）輸出。

ACE9600 衛星與無線通訊通道模擬器 - 高精度全雙工路徑模擬，重現真實通訊環境，提供不同客製升/降頻器頻率，涵蓋: S|C|X|Ku|Ka等頻段

精密鏈路損耗模擬 (Link Emulation)

ACE9600 提供全面的鏈路損耗模擬功能，包括：

• 動態傳播延遲與都卜勒頻移：
  標準延遲範圍為 0.007 ms 至 700 ms；採用抽取 (decimation) 技術可將延遲時間擴展至 11.2 秒，適用於太空探索應用模擬；靜態模式延遲解析度為 0.1 ns，動態模式下可達 0.1 ps；可模擬的頻率偏移範圍達 ±6.0 MHz，都卜勒頻移解析度達 1 Hz；所有動態變化均保持相位連續；延遲變化速率 (Slew Rate) 具備如 0.1 ps/sec 至 2 us/ms 的規格。  
• 衰減與路徑損耗：
  提供 0 至 70 dB 的衰減範圍，解析度為 0.1 dB；衰減值可在動態模式下實時、相位連續地變化；路徑損耗模型可包含大氣氣體吸收損耗（作為頻率、溫度、濕度的函數）及自由空間損耗。  
• 多路徑衰減：
  具備 12 個路徑 (tap) 的衰減模擬能力；支援瑞利 (Rayleigh)、萊斯 (Rician) 衰減模型及連續波 (CW)；可控制 K 因子、到達角 (AoA) 及路徑間相關性。  
• 其他關鍵損耗：
  包含加性白高斯雜訊 (AWGN) 注入（可設 Eb/No）、0-360 度相位偏移控制（精度 < 1 度）、以及對頻率跳變 (Frequency Hopping) 訊號的模擬支援。  

逼真負載效應模擬 (Payload Emulation)

除了傳播路徑，ACE9600 還能模擬訊號透過通訊負載時引入的各種效應：

• 濾波器特性： 模擬 IMUX/OMUX 的振幅與群延遲失真。
• 放大器非線性： 模擬 AM/AM 與 AM/PM 效應。
• 相位雜訊： 模擬相位雜訊。
• 雜散訊號： 模擬雜散訊號。

系統規格亮點

強大的軟體支援：控制、場景產生與整合

為操控 ACE9600，dBm 提供了配套軟體工具：

• ACE Client：
  提供圖形化使用者介面 (GUI)，用於遠端控制所有 ACE 功能、圖形化顯示損耗文件、並內建嚮導 (Wizards) 創建負載損耗剖面；同時具備訊號捕獲功能。

ACE Remote Control 介面可遠端控制 ACE9600 衛星與無線通訊通道模擬器，使用者可調整 延遲、衰減、頻率偏移、相位偏移 及 AWGN 雜訊 等通道參數，模擬真實通訊環境。

ACE Remote Control 的動態參數圖形 (Dynamic Parameter Graphs) 介面，用於監測 延遲、頻率偏移、衰減、雜訊功率、相位偏移 等通道參數變化。使用者可透過動態模式與內部觸發調整測試條件，支援單次或循環模式。
 

• SATGen 衛星軌道建模軟體：
  用於產生基於星曆數據的動態模擬場景文件，這些文件下載至儀器內部記憶體，可驅動 ACE9600 的動態參數變化（延遲、都卜勒、衰減等），播放速率可設為 1 Hz 至 1000 Hz。

SATGEN內建精確軌道模擬場景引擎，可自動產生星曆數據與通訊鏈路參數，支援低軌衛星、地面載具、船舶與航空器，適用於衛星通訊、無線測試與國防應用。

• STK Plugin：
  提供與 AGI Systems Tool Kit (STK) 軟體的整合能力，允許使用 STK 產生的場景數據來驅動 ACE9600。

廣泛的應用領域

ACE9600 的應用領域包括：

• 衛星通訊系統測試（地面站、有效負載、系統整合測試台）
• 行動裝置收發器測試
• UHF/VHF 無線電測試
• 無人機 (UAV) 測試
• 大氣閃爍建模
• 5G 非地面網路 (NTN) 測試（包含硬體迴路 HIL 測試）
• 月球與跨月鏈路模擬
• MUOS 系統測試
• 飛機通訊測試

dBm ACE9600 先進頻道模擬器基於其硬體/DSP 平台，提供了寬頻寬、高精度且相位連續的動態通道損耗模擬能力；其全面的鏈路損耗、多路徑衰減及負載效應模擬功能，使其成為航太及先進無線通訊系統開發與驗證的重要工具；透過在實驗室環境中再現複雜的操作條件，ACE9600 有助於降低專案風險，確保系統（包括民用與軍用飛機通訊系統）的性能與可靠性滿足嚴格標準。
 

LEO/5G NTN 資料鏈模擬和硬體迴路測試 (HIL) 架構

圖中為 ACE9600 通道模擬器，用於處理來自 R&S SMW200A 向量訊號產生器的低軌道衛星（LEO）/5G NTN (Non-Terrestrial Network） 訊號，並將該訊號輸入至其中一個通道，透過 ACE Client 控制軟體，可加入各種鏈路與硬體損耗，模擬真實世界的運行條件；經 R&S FSW 頻譜分析儀顯示 ACE9600 處理後的輸出訊號，使用者可觀察這些損耗對訊號星座圖（Constellation） 及其他訊號特性的影響，滿足衛星通訊、NTN 設計工程師與系統整合商的測試需求。

→ 5G NTN Link Emulation and Hardware-in-the-Loop Test Flyer

台灣在地支援：奧創系統 (Ultrontek)

奧創系統 (Ultrontek) 作為 dBm 在台灣的正式合作夥伴，提供專業的技術諮詢、方案規劃、系統整合、教育訓練及售後維護等在地化服務；若需獲取 ACE9600 及其相關軟體 (ACE Client, SATGen) 的詳細技術規格、應用案例、報價，或尋求在台灣地區的系統整合與技術支援服務，歡迎洽詢 dBm 台灣正式合作夥伴：奧創系統 (Ultrontek)。