航天任务必须一次性成功。一颗卫星的顺利飞升，从最初的设计构想，到翱翔于浩瀚星空，需要经过研发、定型、验证、生产、总装、测试、发射、在轨、运营等无数个环节的壮丽征程。今天，让我们立足卫星测试的科学舞台，共同揭开卫星飞升之旅背后的隐秘篇章！

首先，我们先来了解卫星工作频段选择原则。

信号的载体：电磁波

电磁波是信号的一种载体，它是由电场和磁场交替变化而产生的波动现象。变化的电场产生磁场，变化的磁场又会产生电场。电磁波在生活中无处不在，涉及卫星、通信、医疗、广播、雷达、导航等多个领域。

我们需要了解一个公式：c=λ·f（波速=波长×频率）。

波速(c)：电磁波每1s向前传播的距离，单位：米/秒（m/s）；

波长(λ)：电磁波在一个振动周期内传播的距离，单位：米（m）；

频率(f)：电磁波每秒内振动的次数，单位：赫兹（Hz）。

我们在初中物理就学习过，电磁波的传输不需要介质，电磁波在真空中的传播速度是3.0×10^8 m/s，波长和频率相互影响制约。

电磁波的分类

从科学的角度来说，电磁波是能量的一种。按照频率或波长，可分为无线电波、红外线、可见光波、紫外线、x射线、伽马射线。而其中的无线电波按照波长分为长波、中波、短波、超短波、微波。

卫星频段的选择

对卫星而言，其电磁波通信受大气层的影响。

受地球以外射线（主要是太阳辐射）对中性、原子和空气分子的电离作用，其中存在相当多的自由电子和离子，能使无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射，受到不同程度的吸收。60公里以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态。

电离层对无线电波有吸收作用。当电磁波进入电离层后，电离层内的自由电子受到电波的作用产生运动，与气体分子发生碰撞并消耗能量。电离层对电波吸收作用的大小主要决定于电子密度和无线电波的频率。频率越低、电离层密度越大，吸收作用也就越大。

另外，还有如下原因：

1. 电磁波信号能穿透电离层；

2. 电磁波信号传输损耗与其他损耗小；

3. 工作频段的外界噪声低；

4. 对应器件和天线性能耗电低、省电；

5. 工作频段可用带宽满足通信容量需求；

6. 与其他地面无线系统相互干扰小。

国际电信联盟(ITU)：将无线电频率划分为不同的频段，并把不同频段分配给不同的卫星应用，确保卫星通信的互通性和协调性。

卫星工作的频段涵盖L,S,C,X，Ku，K，Ka等，如我国北斗卫星就工作在L和S波段，支持卫星通信的手机也通常工作在这个波段。C(4~8GHz)波段和Ku(12~18GHz)波段最常用，但目前赤道上空的地球同步卫星轨位几乎被各国占满（近地空间卫星容量6万颗），随着C和Ku频段的卫星轨位资源日趋枯竭，频率带宽紧张受限，为了获得更强的抗干扰力、更大的带宽、更高的信号强度及更小的天线口径，近十年来Ka频段成为后起之秀，也是目前高通量卫星的主要选择。Q（33-50）,V（50-75）,E（60-90，二代星）,W（75-110）波段也在人类的积极开发中。

L频段(1-2 GHZ)应用于移动卫星通信、导航系统和无线电测绘；S 频段 (2–4 GHz)应用于卫星电话、无线电导航和气象卫星通信；C频段(4-8 GHz)常用于固定卫星通信服务，如卫星电视广播和数据传输；X频段(8-12 GHz)用于军事通信、气象卫星和地球观测卫星等。Ku频段(12-18 GHz)用于直播卫星电视广播和数据通信；K频段(18-27 GHz)应用于固定和移动卫星通信服务，具有较高数据传输速率；Ka频段(27-40 GHz):广泛用于高速宽带通信，如卫星互联网接入；后续目标：Q（33-50）,V（50-75）,E（60-90）,W（75-110）波段等。

频段选择与卫星设计

频率越高的无线电波，带宽越大（信道），承载的数据量就越大。信号频率越高，单位时间内天线收到的无线电波信息就越多，对承载的数据量接收就越多。卫星设计时，新型天线技术、高效调制解调技术等不断涌现，为频段的高效利用提供了有力支持。此外，卫星设计师还需面对系统集成、信号处理、运行维护等一系列挑战，这些挑战直接影响卫星的性能和可靠性。

频段特性与卫星测试

频段特性对卫星测试具有深远影响，不同频段下的测试需求各异，为了确保卫星在预定频段内正常工作，卫星研发与生产制造过程中就要使用专业的测试设备对卫星的发射、接收及信号处理能力进行全面验证。以Ka/Q/ V/W波段的无线通信链路为例，为了准确测量和分析这些波段（26.5GHz-110GHz）的信号，专业的电子测量设备如矢量信号分析仪、矢量网络分析仪、微波信号发生器等就必须覆盖全部频段范围，确保能够准确接收和分析频段内的所有信号。

下期内容，我们一起去看卫星制造产业链价值占比最大的两个部分：卫星载荷和卫星平台。

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