低轨宽带通信卫星天线的演变与测试挑战低轨宽带通信卫星的有效载荷由转发器分系统和天线分系统,组成，它们合作完成信号传输的任务。
天线子系统完成空间中电磁波信号和设备中电信号的转换。接收天线接收地球站或地面终端发射的上行信号，并发送给转发器的接收机；发射天线将应答机中发射机的电信号转换成空间电磁波，发送到地球站或地面终端。
对于低轨宽带通信卫星来说：
有源相控阵天线可以实现多波束发射和接收，同时与多个地球站或地面终端通信，提高系统容量；有源相控阵天线波束窄，方向性强，综合后功率高，有利于地面终端小型化。此外，有源相控阵天线易于扫描重构波束，系统灵活性强；单个阵元的损坏只会影响部分波束，不会影响整个天线系统的工作，系统对故障具有较高的冗余度。因此，有源相控阵天线在低轨卫星通信卫星中的应用越来越广泛。
有源相控阵天线包含数百个单元，每个单元是一个TR组件，包括Tx和Rx，其中通常包括移相器和衰减器。通过控制多个阵元的相移和衰减(波控)，可以使合成信号在一个方向得到加强，在其他方向得到削弱，从而实现非常窄的波束和非常低的旁瓣。
传统的相控阵天线通常由多个TR模块通过电缆或波导连接在一起组成，但现在的新趋势是将多个TR模块集成在同一个射频芯片上，这进一步提高了相控阵天线的集成度。这进一步提高了相控阵天线的集成度，如图1所示。
图1四合一TR组件芯片
为了保证天线分系统的工作性能，需要对其性能进行测试。除了传统的天线测试参数外，低轨宽带通信卫星的天线分系统还引入了一些新的要求和挑战：
很多情况下，低轨宽带通信卫星的相控阵天线与发射机和接收机的放大器射频芯片直接物理绑定，无法引出射频测试接口，收发机的测试需要在OTA中进行。除了测试传统的天线性能，如工作频率、增益、极化、方向图、发射EIRP、接收G/T等参数，还需要测量收发机在空中接口的调制解调器性能，如ACPR(邻道抑制比)、EVM(矢量误差幅度)，以及更高层的信令测试，如吞吐量、阻塞率、时延等。低轨宽带通信卫星采用更高频率的Ku/Ka/Q/V频段，以满足宽带应用的要求，这对毫米波频段测试仪器的射频性能(如动态范围、背景EVM)提出了更高的要求。空中接口测试需要在产品的整个生命周期中进行，包括研发；设备测试和验证、系统集成、一致性测试、生产线测试、安装和维护。大量的测试需要极高的测试效率。相控阵天线测试扫描的维度仍然是三个维度：频率、转台旋转角度和被测天线输出通道数。使用多端口PXI矢量网络，可以使用并行工作的多个接收器来收集被测天线的所有输出通道的数据，而不需要通过开关矩阵来切换被测天线的不同输出通道，因此减少了一个扫描维度，并且将测试时间缩短了一个数量级(取决于被测相控阵天线的输出通道的数量)。
Keysight M980xA系列多端口PXI矢网，能够完美匹配多通道TR组件和相控阵天线的测试需求。
模块化矢量网络分析仪M980xA平台可用于测试天线的近场、远场和紧缩场。k会一一介绍。
基于多端口PXI矢量网络的近场天线测试同样，使用多端口PXI矢量网络可以大大提高近场天线测试的效率。图2是接收的相控阵天线测试场景。
多端口PXI矢量网络的一个端口用于为发射天线提供馈电激励，被测相控阵天线的多路输出可以由多端口PXI矢量网络的其他测试端口一次性直接接收和采集。
发射馈源探头(天线)以被测天线孔径的半波长为间隔进行扫描，需要在每个测试频点和每个发射馈源探头位置重复上述测量过程。
多端口PXI矢量网络带来的速度提升取决于被测相控阵天线的接收通道数。
对用于发射的相控阵天线的近场测试，通常的做法是：
以被测发射天线为中心搭建一个拱面，在拱面上安装一个可以精确移动的接收探头，或者在拱面的不同位置安装多个探头，完成不同位置的数据采集。
这些探头通过开关矩阵连接到PNA矢量网络的测试端口。在每个被测发射天线的波束角，需要在拱形内
面上的所有位置进行信号的采集。通过探头的机械移动，或者开关矩阵切换不同探头的采集，测量的时间是非常长的。
使用多端口PXI矢网的多个测试端口连接所有的接收探头，可以一次性采集被测发射天线每个波束角度下所有拱面位置上的信号，大大提高测试效率，如图3所示。
图3 基于多端口PXI矢网的近场发射天线测试
基于多端口PXI矢网的远场天线测试图4是采用了多端口PXI矢网的远场相控阵天线测试系统。
图4 基于多端口PXI矢网的远场天线测试
发端仍然用信号源做馈源，并通过源天线发射信号；接收端用多端口PXI矢网代替了基于PNA的外混频接收系统。
由于PXI矢网的尺寸很小，集成度很高，因此可以放置在靠近被测天线的位置，减小被测天线和矢网之间的线损。PXI矢网的动态范围非常高，可以满足对灵敏度要求很高的天线测试需求。
通过多端口PXI矢网每个端口里边的测量接收机，可以同时测量参考天线和被测相控阵天线所有输出通道的射频信号。
多端口PXI矢网和发射端信号源、天线转台通过触发电缆进行触发同步，可以通过程控自动完成不同频率、不同转台角度的多通道数据采集。
