對(duì)于比較便攜的元器件來說在測試平臺(tái)上測試群時(shí)延平坦度是很好的一種方法，但也有許多情況下待測試設(shè)備無法適用這種方法。一個(gè)特殊的例子就是DUT是一條完整的衛(wèi)星鏈路，這很明顯無法用測試實(shí)驗(yàn)室中的單臺(tái)儀器進(jìn)行測量。開展在軌衛(wèi)星測試有許多原因。一般在衛(wèi)星發(fā)射之后、向用戶發(fā)布衛(wèi)星之前要進(jìn)行測量，目的是驗(yàn)證通信負(fù)荷和天線平臺(tái)的完整性。在日常運(yùn)行中還需要執(zhí)行定期的檢測，以便驗(yàn)證性能或解決異常問題。

對(duì)衛(wèi)星鏈路來說，相對(duì)于頻率的群時(shí)延，特別是通過頻率轉(zhuǎn)換后的群時(shí)延，被證實(shí)是測量特別困難的參數(shù)。圖4顯示了線性和拋物形群時(shí)延，這是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中常見的時(shí)延類型。拋物型時(shí)延通常與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和通信設(shè)備中使用的帶通濾波器有關(guān)。

圖4：群時(shí)延和發(fā)送頻譜。

正弦形時(shí)延通常是由系統(tǒng)中的阻抗失配引起的。理想情況下，群時(shí)延曲線應(yīng)是平坦的——沒有斜率的一條直線——載頻帶寬內(nèi)所有頻率通過鏈路時(shí)有相同的延時(shí)。如果達(dá)不到這種情況，那么恢復(fù)出的數(shù)碼之間就會(huì)出現(xiàn)干擾，使得相互間難以分辨，進(jìn)而產(chǎn)生誤碼。

測量系統(tǒng)

Aeroflex衛(wèi)星群時(shí)延測試系統(tǒng)使用兩臺(tái)裝備有群時(shí)延選件22的微波系統(tǒng)分析儀，再加上運(yùn)行專用軟件的控制PC機(jī)和串行調(diào)制解調(diào)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)整條鏈路的相對(duì)群時(shí)延測量。先由測試系統(tǒng)產(chǎn)生測試信號(hào)并應(yīng)用于上行鏈路，然后分析在下行鏈路接收到的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，從而獲得群時(shí)延變化，并執(zhí)行帶內(nèi)增益平坦度測量。兩個(gè)系統(tǒng)在頻率掃描時(shí)保持同步。

該系統(tǒng)可以用來測量從多個(gè)地面站（位于同一位置或遠(yuǎn)端）直到在軌轉(zhuǎn)發(fā)器的衛(wèi)星鏈路的群時(shí)延和其它傳輸特性。設(shè)置屏幕上可以選擇輸入、輸出和/或轉(zhuǎn)換頻率及電平。

傳輸時(shí)間

來去衛(wèi)星的傳輸時(shí)間相當(dāng)可觀，即使是處于低地球軌道的衛(wèi)星。對(duì)地靜止同步衛(wèi)星的典型傳輸時(shí)間約為250ms。因?yàn)樵春徒邮諜C(jī)頻率是同步的，這意味著在實(shí)際應(yīng)用中，孔徑約為1MHz的接收機(jī)有可能移動(dòng)到接收信號(hào)范圍之外，從而有必要進(jìn)一步偏移源和接收機(jī)的頻率，以補(bǔ)償傳輸時(shí)間。

這種偏移的計(jì)算公式是：

Foffset （MHz）＝掃描速度 （MHz/ms） * 傳輸時(shí)間 （ms）

作為一個(gè)例子，假設(shè)上行鏈路（源）的頻率是14GHz至14.5GHz，下行鏈路（接收）頻率是11.2GHz至11.7GHz，衛(wèi)星處于對(duì)地靜止軌道，MSA的掃描時(shí)間設(shè)為10秒，孔徑（分辨率帶寬）設(shè)為1MHz或3MHz。

那么如果傳輸時(shí)間是285ms，掃描速度是0.05MHz/ms，

Foffset＝14.25MHz

為了避免產(chǎn)生發(fā)射機(jī)告警，源頻率最好保持不變（即14GHz至14.5GHz）。接收機(jī)也應(yīng)設(shè)在11.18575GHz和11.68575GHz之間掃描。儀器將顯示接收頻率范圍，而接收到的頻率本身將很好地落在分辨率帶寬內(nèi)。單單預(yù)測的偏移可能不夠，因?yàn)閷?duì)地靜止衛(wèi)星實(shí)際上不是靜止的，也需要考慮多普勒分量。多普勒頻移在一天內(nèi)是有變化的，周期是每天都會(huì)重復(fù)，一天兩次歸零。多普勒頻率很容易測量，因此必須應(yīng)用額外的偏移。不考慮多普勒頻移可能會(huì)在群時(shí)延特性上產(chǎn)生斜率。

在軌測量

圖5顯示了通過單個(gè)地面站對(duì)地球同步軌道衛(wèi)星的群時(shí)延特性測量結(jié)果。輸入（上行鏈路）頻率是14.47GHz至14.5GHz，輸出（下行鏈路）頻率是12.17GHz至12.2GHz。校準(zhǔn)在輸入頻率處完成——通常在源頻率而不是接收機(jī)頻率處完成校準(zhǔn)，目的是通過頻帶切換和頻率調(diào)制硬件消除儀器內(nèi)部的時(shí)延變化。

儀器校準(zhǔn)和群時(shí)延測量性能與前述單獨(dú)的測量相同。在本例中，掃描時(shí)間是10秒，掃描速度因此是3kHz/ms。傳輸時(shí)間偏移小于1MHz，因此在孔徑數(shù)據(jù)為3MHz的情況下可以忽略不計(jì)。

圖5：測量得到的地球靜止軌道同步衛(wèi)星的群時(shí)延特性。

遠(yuǎn)端地面站

也可以對(duì)地面站不在同一位置的鏈路進(jìn)行這種群時(shí)延測試。作為源的MSA與運(yùn)行專用軟件的控制PC機(jī)位于鏈路提供商的主站。用作接收機(jī)的第二個(gè)MSA安裝在接收端，這個(gè)接收端可以位于衛(wèi)星信號(hào)能夠覆蓋的地球任何角落。本地MSA使用控制接口，遠(yuǎn)端MSA使用通過調(diào)制解調(diào)器的串行連接，儀器就能對(duì)要被分析的鏈路段進(jìn)行相對(duì)群時(shí)延測量。

由于在系統(tǒng)任意一端使用了本地高穩(wěn)定的頻率基準(zhǔn)（一般是銣鐘），兩臺(tái)儀器在頻率掃描時(shí)可以保持精確同步。測量數(shù)據(jù)將從遠(yuǎn)端MSA返回到本地PC，用于結(jié)果的檢查和存儲(chǔ)。任何一臺(tái)MSA都可以被配置為源或接收機(jī)，因?yàn)闊o需移動(dòng)設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸路徑的雙向測試。如果有多個(gè)接收站，可以在每個(gè)站安裝一臺(tái)遠(yuǎn)端MSA，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)地方對(duì)所有遠(yuǎn)端站的測量。

本文小結(jié)

本文介紹了用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)端到端測量的一種測試系統(tǒng)。這種測試系統(tǒng)采用兩臺(tái)裝備有專用群時(shí)延測量功能和專用軟件的微波系統(tǒng)分析儀。Aeroflex 6840系列MSA覆蓋上至46GHz的所有目前和未來的衛(wèi)星頻段。同樣這個(gè)系統(tǒng)還能用于地面系統(tǒng)評(píng)估和安裝。群時(shí)延測量能讓頻帶內(nèi)的失真得到及時(shí)補(bǔ)償，從而確保鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的完整性。