低軌通信衛星采用了更大的系統帶寬和更為復雜的信號制式以提高系統速率。高頻、大帶寬、復雜的信號制式，以及不斷演進的行業標準也給測試帶來了更大的挑戰。

中國低軌通信衛星項目處于關鍵的性能評估以及系統設計階段。與其他傳統地面通信系統類似，對系統中的功放，射頻鏈路以及發射機和接收機進行調制質量和解調性能的評估是衡量系統最終性能的重要依據。需要進行此類測試的設備包括地面站收發設備，星上轉發設備以及用戶終端設備。

針對這些挑戰，Keysight 提供了涵蓋寬帶矢量信號生成、解調分析和元器件測試的完整測試方案。

-頻率可以覆蓋Ku/Ka/Q/V波段，帶寬最寬可達4 GHz；

-支持低軌衛星備選的 DFT-S-OFDM (QPSK/8PSK) 和 DVB-S2 (QPSK/8PSK)信號制式，完美契合低軌衛星通信的地面站收發設備，星上轉發設備和用戶終端設備的性能評估要求。

-為衛星及終端研發單位提供專業的支持，協助客戶完成低軌衛星關鍵器件的調制質量(EVM)性能評估。

方案總結

- Keysight 矢量信號源 + 信號分析儀和矢量信號源 + 矢網的方案，都能夠進行低軌候選信號中 DFT-S-OFDM 和 DVB-S2 信號格式下元器件的 ACPR 和EVM 測試(單載波和多載波)。兩種方案從時域和頻域進行EVM的測量，得到非常一致的結果，驗證了測試結果的精度和有效性。

- Keysight 針對低軌候選信號的要求，在DFT-S-OFDM信號的生成和解調分析上專門開發了對8PSK調制方式的支持, 可以支5G NR 8PSK調制的方案。

- 矢量信號源和信號分析儀的方式既可以支持元器件測試，又可以支持發射機和接收機整機的調制解調測試。

- Keysight PNA-X是業界唯一支持器件ACPR和EVM測試的網絡分析儀，它具有非常快捷的測試速度，極低的本底EVM，還能同時給出每個載波的EVM測試結果和總的EVM。對于元器件測試而言可以實現從基本的物理參數到寬帶調制質量的一站式測試。

以下將完整介紹完成上述測試需求的解決方案和測試結果實例供大家選型與參考。其中信號產生和信號分析平臺既可以完成放大器和變頻器等元器件的調制質量(EVM)和鄰道泄露(ACP)測試，也可以完成發射機整機的調制性能和接收機解調性能驗證。矢量網絡分析儀+矢量信號源的平臺則可以在兼顧元器件傳統物理參數的同時完成元器件的調制質量(EVM)和鄰道泄露(ACP)測試。

一、方案概述

0.1信號生成和分析軟件

目前低軌候選的信號制式包括DVB-S2和DFT-S-OFDM兩種。其中DVB-S2是應用在衛星上的傳統信號，采樣單載波調制配合信源信道編碼，調制格式包括QPSK，8PSK，16APSK和32APSK。

不同點在于本次低軌候選評估的DVB-S2信號帶寬大為增加，單載波最高400MHZ帶寬，多載波（2或者4載波）聚合下系統最大帶寬約為950MHz。

圖1. DVB-S2信號產生軟件

圖2. DVB-S2解調分析

DFT-S-OFDM是OFDM體制信號，頻譜效率更高，系統吞吐率更大，是當今地面移動通信系統中所采用的最新信號體制。

此類信號由于OFDM信號峰均比等方面的原因，傳統上并未用于對功放能耗要求嚴格的衛星系統上。如今隨著系統速率要求的提高，考慮將其應用在低軌衛星通信系統中，因此對于衛星上的放大器（包括行波管放大器和固態放大器）而言，需要重新評估器件在該類型信號激勵下的調制狀態。根據器件在不同工作點下的信號惡化程度，可以評估系統的最大輸出功率以及可承受的調制方式。

與DVB-S2類似，低軌候選DFT-S-OFDM單載波信號帶寬為100MHz，200MHz和400MHz，載波數為2和4兩種，最大系統帶寬約為950MHz。

從低軌候選DFT-S-OFDM信號的幀結構，子載波間隔，FFT/IFFT點數以及信道編碼要求來看，其與當今的3GPP 5GNR信號物理層制式非常類似，所不同的是低軌要求QPSK和8PSK調制格式。其中8PSK不在5GNR標準的調制格式之中，因此一般商業儀器無法對該信號進行一鍵式信號產生和分析。

Keysight中國利用本地研發的優勢，第一時間在5GNR信號生成軟件和分析軟件中完成了對DFT-S-OFDM 8PSK制式的支持。目前已經完成和部分單位的驗證測試。商用化的軟件配合自身儀表可以提供系統級的整機指標和一致性測試功能，節省用戶的測試時間和避免定制化開發中的不必要誤差。

圖3. DFT-S-OFDM信號一鍵產生（8PSK調制，400M載波*2）

圖4. DFT-S-OFDM 8PSK一鍵式解調分析

Keysight信號產生和分析平臺都是開放式的儀表，既可以接受用戶的原始IQ文件，也可以抓取并導出采集的原始IQ文件供用戶在Matlab第三方軟件中進行分析。Keysight儀表提供基于Matlab的信號產生、校準、下載、抓取和分析示例程序。

0.2信號產生和分析硬件平臺

Keysight的寬帶信號產生和分析平臺有多種選擇，根據所需要的頻率，帶寬和通道數可以靈活組合。下圖為經典的寬帶微波矢量信號源和信號分析平臺。該平臺中的矢量信號源部分特點如下：

1、主機頻率最高為44GHz，覆蓋Ka頻段衛星測試需求。

2、最大帶寬為4GHz，覆蓋當前低軌候選信號各種組合并為后續預留空間。

3、低殘余EVM：在低軌衛星頻段信號源和分析儀直連的殘余EVM在0.5%-1%之間，為測試提供較高的置信度。

4、高功率輸出下的低殘余EVM：一般信號源和功放一樣都有一定的線性區間，在高功率輸出狀態下的信號失真比較明顯（大于+3dBm輸出時殘余EVM迅速惡化），Keysight微波矢量信號源在輸出功率到+10dBm時都能維持很低的EVM，滿足高功率激勵場景下的測試需求。

5、支持V頻段，E頻段及W頻段矢量擴展：與Keysight 毫米波變頻器組合可以支持V波段衛星寬帶測試需求，帶寬高達4GHz。

6、成熟的寬帶校準技術：通過Keysight寬帶校準技術可以去除寬帶矢量源固有的平坦度、相位非線性和IQ調制鏡像，保證在Q和V頻段都具備低殘余EVM。

圖5. 基于信號源和信號分析儀的硬件平臺

*(實際測試結果包含在完整文檔中)

0.3基于矢量信號源和矢網的功放和變頻器

ACPR和EVM測試

信號分析儀通過解調的方法測量EVM是從時域測量的方法，根據帕瑟瓦爾定理，時域和頻域是等效的，矢網用的是從頻域測量和求解EVM的方法。矢網測量器件（功放或變頻器）的EVM的原理：

在矢量信號源激勵寬帶調制信號的情況下，矢網分別用被測件輸入端的參考接收機和輸出端的測試接收機測量被測件輸入和輸出端的頻譜，利用頻譜的相關運算，計算器件響應的線性部分和失真部分，從而計算EVM。

*(實際測試結果包含在完整文檔中)

矢網方案的特點：

1、帶寬非常寬，可以達到4 GHz。EVM測量的帶寬只受限于矢量信號源的帶寬，矢網的頻譜測量沒有帶寬限制，只要在矢網工作的頻率范圍內就可以。

2、能夠直接給出ACPR和EVM的測試結果。

3、測試速度快，每個功率點只需要幾秒鐘的時間。對產線測試非常有益。

4、通過對信號源的校準，可以得到更低的本底EVM。

5、對于多載波的信號，可以同時給出每個載波的EVM測試結果，以及總的EVM結果（均方根）。

6、用戶如果已經有了矢網，只需要升級軟件選件（S93070）就可以獲得ACPR和EVM的測試功能，可以降低測試成本。