卫星测试科普（五）：卫星混频器、变频器、放大器与芯片测试分享

卫星载荷的关键器件和芯片

一般情况下而言，在太空中运行的人造物体中

以通信卫星载荷为例，在航天工程领域中占据重要地位的是其主要包括转发器与天线等设备。其中，转发器是一种高性能的微波收发装置，在接收并放大信号的基础上，并将这些信号经过变频处理后再发射给地球站区完成远程通信过程。而天线则负责接收来自地面站区的指令信息，并将遥测数据进行传输返回至卫星系统中进行处理。

举个例子：

在卫星通信系统中部署的一组关键设备包括混频器。这些设备的主要职责是将高频率的射频信号转化为较低频率的中频信号，并在此过程中执行调制、解调以及完成信号处理与分析等功能。这种功能转变使得混 freq器成为实现频率转换的核心组件之一。

变频器：是一种相对复杂的组合装置，在其内部主要由若干个混频模块、放大组件以及滤波单元构成；该系统在某些情况下也可能集成了一些信号调节元件，并通过相应的调节电路实现对信号的优化处理；例如衰减电路、隔离组件、限幅装置以及移相模块等技术手段的综合运用以确保系统的稳定运行。

卫星系统：一颗卫星中通常配置有通信型芯片（如调制解调器专用集成电路）、计算处理型芯片（如微处理器）、存储管理型芯片（如动态存储器 controller）、感觉检测型芯片（如传感器阵列处理单元）以及功能特定型专用集成电路等关键组件；这些电子元件主要用于实现卫星间的通信联接与数据传输；主要用于支持卫星导航定位与授时基准服务；主要用于执行遥感观测与图像采集；主要用于开展科学探测与分析任务；例如集成度高的系统-on-chip架构设计已广泛应用于当前航天器领域

芯片测试技术随着行业的飞速发展不断前行，并发挥了重要作用。在芯片设计研发生产等各个关键环节都需要经过严格的检验流程以确保产品质量并最终研制并筛选出符合系统要求的产品。芯片测试是确保产品质量保障产品可靠性的基础同时对于器件的检测与筛选工作也起到了关键作用。

由于芯片的重要性不言而喻，在卫星芯片的设计阶段、研发阶段和生产阶段都需要经过严格的审查流程以保证产品质量的同时能够成功推出符合系统要求的产品。芯片测试在控制产品质量方面发挥着至关重要的作用它不仅有助于提高产品的可靠性还能对各个器件进行检测与筛选确保其性能符合标准。

接下来就轮到我们的矢量网络分析仪出场了。

仪器之王：矢量网络分析仪

矢量网络测仪是一种用于测量高频器件的性能参数、电路的性能参数以及系统的性能参数的测量仪器。

矢量网络分析是一种研究方法，在其中被测元件通过对频率扫描和功率扫描测试中的信号幅度与相位变化进行评估以准确反映其特性。

该设备整合了多种先进分析技术

有射频领域万用表之称,被称为射频微波领域的“仪器之王”

矢量网络分析仪的内部构成极为复杂，在硬件设计上集成了多种先进的技术手段。具体而言，在频谱分析方面采用了高精度时域采样器，在信号发生端配备了高功放输出模块，在矢量网络分析领域则应用了新型数据采集系统。从功能性能角度来看，在稳定性与灵敏度之间实现了良好的平衡，在动态范围与抗干扰能力方面都达到了行业领先水平。该设备不仅能够满足射频微波领域的各类测试需求，在通信系统调试与设备校准等方面也展现出强大的适应能力，并且作为许多行业专用设备的基础架构得到了广泛应用。硬件配置方面包括信号源模块、接收机组件、信号分离装置以及数字信号处理器（DSP）中的CPU和FPGA部分。

玖锦科技配备经济款"孔明系列"矢量网络分析仪ENA1000A和高端款"墨子系列"VNA500O的具体参数及性能指标图示如下：

仪器之王的护航**：矢量网络分析仪在卫星器件及芯片的应用**

①混频器测试

基于混频器与变频器的例子，在射频与微波设备的主要应用领域中扮演着核心组件的角色；不仅承担着信号的调制与解调功能上，并且能够完成频率转换以及相关的信号处理任务；在航天卫星系统中，则通过处理与转换高频信号来保证卫星通信系统的稳定性和可靠性，在卫星载荷测试中扮演着不可或缺的角色。

该类测试通常涉及变频损耗、群时延、噪声系数等典型测试指标。在实际应用中，默认我们将混频器测试划分为标量型与矢量型两大类，并进一步细分为内置本振型与外置本振型两种类型。其中内置本振型特别适用于卫星通信系统的上行链路与下行链路联调工作场景，在具体实施过程中可以通过本振重建法实现对被测设备(DUT)群时延的有效测量：借助矢量网络分析仪基于绝对相位测量技术，在跟踪待测设备中频频率或相位的基础上调节外置参考通道混频器与内置本振源至一致状态，并通过计算相位差及频率偏移值来准确评估群时延参数。

②放大器测试

关于放大器的各类测试指标繁多,涵盖增益压缩点值.噪声系数以及调制信号载波下的邻近信道功率比等参数,此外在测试设备方面也涉及多种多样的配置,包含多个不同类型的信号源装置.多样化的频谱分析仪.网络分析仪以及精确的功率测量计具等

例如，在噪声系数测量中

我们可以利用矢网技术和特定软件能力来实现放大器噪声系数的精确测量。具体而言, 冷源法是一种通过比较待测设备在"空载"状态下的输出特性与参考基准值来评估其性能的技术方法, 其核心在于提供一个高度稳定的低噪音参考基准（即"空载"状态）。这种技术的基本流程是将待测设备连接至空载基准, 通过矢量网络分析仪采集其输出特性数据, 最终计算出设备的增益参数及其相应的误差校正信息, 从而实现高精度的性能评估。值得注意的是, 该方法无需额外配置其他噪音来源即可完成测量任务, 并且借助先进的矢量网络分析仪能够实现端口误差校正功能, 这使得整个测试过程更加高效可靠, 能够显著提升测试系统的准确度和稳定性

③****射频微波芯片测试

随着行业快速发展的趋势推动下

一颗卫星上通常配备多种类型的 chip 包括 communications chip processor chip storage chip sensor chip 以及一些特殊用途的专用 chip 这些组件主要用于支持 satellite communication navigation remote sensing application 以及开展科学实验研究 例如高度集成的 ASIC 芯片 FPGA 芯片以及 CMOS 图像传感器等技术 这些技术使得整个系统更加高效可靠

实施自动化测试与验证流程，在实验台上基于VISA等协议标准配置矢量网络分析仪（NA）、探针台（Probe Unit）、定位装置（Positioning Device）等硬件设备完成程控配置工作。完成被测样品（DUT）的安装后，在实验台上按照既定的程序流程进行芯片测试工作。该过程包含以下关键步骤：首先建立位置映射关系并移动探针台位置；其次调节测量仪器设置并执行测量操作；随后采集测量数据并对数据进行处理；接着根据预设条件实现结果筛选功能；最后通过多维度参数分析确保芯片在工作频段内的插入损耗小于5dB，在带外抑制比超过30dB的同时保证群时延误差在±10ns范围内。整个实验过程严格遵循专业规范要求以确保数据准确性和可靠性。

以其名称被称为"仪器之王"的矢量网络分析仪，在射频及毫米波频段实现了高保真度的信号测量能力，并可满足卫星器件与芯片在多种场景下的测试需求。该装置不仅可实现对航天卫星领域中器件级和芯片级进行高效性与便捷性的测试，并且可确保在该领域的器件级和芯片级测试中的稳定性与可靠性。