摘要：在卫星天线测试中，当室内远场难以满足大口径天线测试所需的远场距离时，通常就会选择紧缩场天线测试系统，简称“CATR”（Compact Antenna Test Range）。通过紧缩场对卫星整星状态下的星载天线方向图、相位中心、增益等测试项目进行实际性能测量工

23.卫星测试科普（十二）：紧缩场技术及紧缩场天线测试系统

在卫星天线测试中，当室内远场难以满足大口径天线测试所需的远场距离时，通常就会选择紧缩场天线测试系统，简称“CATR”（Compact Antenna Test Range）。通过紧缩场对卫星整星状态下的星载天线方向图、相位中心、增益等测试项目进行实际性能测量工作，可以充分验证卫星有效载荷的性能与可靠性，为整星出厂奠定坚实基础。

紧缩场天线测试系统的特点与工作原理

紧缩场技术是在近距离上实现对天线参数、雷达目标散射特性远场测量、复杂卫星系统的在轨辐射特性测量技术。它利用反射镜、喇叭和阵列等装置产生的平面波来仿真无限长场地，从而在较小的空间内模拟远场测试环境。紧缩场测量具有节省空间、提高测试效率、降低测试成本、适应性强、保密好等优点。

紧缩场技术提供了一种在有限空间内实现远场测量的有效解决方案，能在有限空间内模拟远场的平面波电磁环境，利用常规的远场测试设备和方法，进行天线方向图测量、增益比较、雷达散射截面量测量、微波成像等多项测量，可用于精准评估天线性能、射频设计验证、射频一致性测试、无线资源管理（RRM）、单到达角（AoA）、射频解调和射频运营商验收测试，助力卫星通信系统性能提升。这套技术核心在于通过精密的反射面设计，将馈源出射的球面波经过一个或多个发射面镜的发射和转换后转换为符合天线源场测量的类似与平面波的出射场，我们称之为伪平面波。

紧缩场天线测试系统的典型配置

通常，紧缩场测试系统的典型配置构成比较丰富，由硬件和软件构成。其中，硬件部分包含屏蔽暗室 1套、馈源转台 1套、馈源 1套、测试转台 1套、发射喇叭1套、标准增益喇叭1套、矢量网络分析仪1台、频谱分析仪1台（用于G/T，EIRP测试）、模拟信号源 1套（用于G/T，EIRP测试）、放大器1套、功率放大器/低噪声放大器、工控机、射频测试线缆1套、系统附件1机柜、射频转接头、夹具工装、交换机程控线缆、低频线缆等。

软件部分包含软件测试平台1套（紧缩场测试软件功能平台）、变频测试功能1套、脉冲功能测试1套。

具体介绍如下：

1. 微波暗室：是系统的基础设施，提供一个封闭、无反射的低电磁干扰测试环境。通常由金属材料制成的屏蔽室和贴装于屏蔽室内的吸波材料组成，以确保测试环境的纯净性。

2. 紧缩场反射面：系统核心部件，通过反射镜将馈源发出的球面波聚焦成平面波，并反射至待测天线处，形成静区。反射面的形状和材质对测试性能有重要影响。通常采用抛物面或双曲面等形状来设计反射面，以实现高效的波束聚焦和转换。

3. 馈源系统：包括馈源及馈源转台，馈源是产生球面波的源头，为测试系统提供激励信号。馈源转台用于调整馈源的位置和角度，以实现不同方向的测试。

4. 天线测试转台：用于安装待测天线，并能在多个维度（如方位角、俯仰角等）上进行旋转和移动，以便全面测试天线的辐射特性。

5. 信号源：用于产生测试所需的电磁波信号。

6. 测量接收机（频谱仪或矢量网络分析仪）：用于接收并分析天线辐射的电磁波信号，测量其幅度、相位、极化等参数。现在大部分天线测试系统使用矢量网络分析仪作为接收机使用，由于其内部除接收机外，还有合成源，可以代替系统中的发射源或者本振源。

7. 数据采集与处理系统：负责采集测试过程中产生的各种数据，如信号强度、相位、频率等，并进行处理和分析。

8. 控制系统：控制系统是整个系统的“大脑”，负责协调各个部分的工作。通常配备有专业的测试软件和用户界面，方便用户进行操作和查看测试结果。

紧缩场天线测试系统的应用场景

紧缩场天线测试系统具有广泛的应用场景，在卫星通信与探测领域，可应用于卫星天线测试、深空探测设备天线测试；世界航天国家从事卫星制造的实践证明,没有紧缩场就难以完成大型通信卫星整星特性的测试。因为卫星整星测试采用近场、远场测试的方法,其结果不能代表卫星的在轨特性。国际上卫星通信运营商已将卫星紧缩场测试列为卫星出厂试验的必要项目。

在无线通信领域，紧缩场天线测试系统可应用于各类基站天线测试、无线通信终端天线测试；在汽车检测领域，还可用来打造完整的汽车整车通信测试方案，精准测量通信发射和接收能力，为智能网联汽车产业的发展提供了强有力的技术支撑。另外，针对不同尺寸的被测目标，既有可以容纳大型被测天线的紧缩场天线测试系统，还有侧重于便携性和灵活性的紧缩场天线测试暗箱，适用于小型化、集成化设备的快速测试。这两种测试系统针对不同的测试需求和应用场景，共同构成了天线测试领域的完整解决方案。

天线作为卫星领域的重要组成部分,承担着地球与太空之间的信息桥梁，其性能直接决定了卫星数据传输的准确性与稳定性。紧缩场天线测试系统可以在较小的暗室内进行天线远场测量，且不受天气及电磁环境影响，是高性能卫星整星测试、毫米波天线及雷达天线测试的重要方案。

本期内容就到这里，下期科普，让我们一起聚焦卫星测试的另一篇章：整星的电磁体检-EMC测试，欢迎大家关注！

来源：新一线电子技术说