電磁量測環境與校正

2.4.1 背景雜訊測試驗證

在執行電磁自我相容測試前，須完成電波暗室

之背景雜訊的測試驗證，此測試驗證與衛星無關，

目的為確保電波暗室內的架設並無其他外部干擾 源信號洩漏至電波暗室中，而影響測試結果。測試 架構如圖 1 所示，衛星狀態為“OFF”狀態，而標 準測試用號角天線置放衛星前方，架設天線極化方 向分別為水平與垂直極化，量測 1 GHz 到 10 GHz/

1565 MHz 到 1585 MHz/ 2039 MHz 到 2041 MHz 頻段內之背景雜訊，測試環境之周遭電磁場強度需 為測試規範以下 6 dB，方可執行電磁自我相容測 試。背景測試流程如圖 4 說明。

圖 4 背景雜訊測試流程說明

測試的背景雜訊量測結果，如圖 5~圖 10 所示。

圖 5 量測 1 GHz~ 10 GHz 水平極化背景雜訊

圖 6 量測 1 GHz~ 10 GHz 垂直極化背景雜訊

圖 7 量測 1565 MHz~ 1585 MHz 水平極化背景雜訊

圖 8 量測 1565 MHz~ 1585 MHz 垂直極化背景雜訊

圖 9 量測 2039 MHz ~2041 MHz 水平極化背景雜訊

圖 10 量測 2039 MHz~ 2041 MHz 垂直極化背景雜訊

由測試結果可得，量測到的背景雜訊強度皆低 於標準規範值的 6dB 以下，故電波暗室環境符合 測試標準，故可進行後續的量測項目。

2.4.2 路徑損失量測驗證

為計算測試時所需要的通訊鏈路功率餘裕，故 須驗證架設環境的路徑損失，以確保測試進行時，

通訊系統有足夠的傳輸功率，能達成資料下傳與指 令上傳的動作，若有功率不足之處能在測試前並加 以補償。考量實際 EMC chamber 場地大小與衛星 架設的限制，將以 Near-field/ Fresnel region 為參考 來作為量測的接收距離 (TT&C:2m, XDs:3m)。

GPS 因該系統考量 sensitivity 以及系統測試設定，

故以 53cm 為接收距離。利用兩組已校正過的 standard gain horn 作為發射與接收天線，此標準天 線為寬頻線性極化天線，分別相距 1m, 2m 與 3m 的距離來量測，驗證路徑損失的計算值與量測值誤 差，電波暗室內的架設說明請參考圖 11。

(a)

(b)

圖 11 電波暗室內的路徑損失量測

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根據公式(1)計算所得的輻射近場距離，架設 接收天線以及相關測試設備電纜線，設定在輻射近 場範圍內所量測的路徑損耗，如下表 3 所示：

表 3 路徑損失量測結果 Frequency

Band

Distance (m)

Calculated Path Loss

(dB)

Measured Path Loss(B) S-BandTx

(2215MHz) 2 49.87 49.7 S-Band Rx

(2039.645833 MHz)

2 48.65 48.9 X-Band 3 58.35 58.2

由量測結果驗證公式(1)所計算的路徑損失值 大小，不論是 S-band 或 X-band，若能越接近 Near-field/ Fresnel region 條件，量測值與計算值幾 乎是 0.2 dB 以下的誤差。此測試驗證所有的測試 設備架設與接線的損耗估算正確性，提供給系統較 準確的鏈路餘裕計算之用。

2.4.3 極化損失量測驗證

利用標準的寬頻線性極化號角天線作為衛星 通訊信號之接收天線，由於衛星上的天線皆為右旋 圓極化天線，故實際上在輻射近場條件，需確認極 化損失的數值為何，此驗證目的除了計算實際損耗 數值，更重要可藉由測試結果與理論值相互比較，

可確認接收天線與衛星之間的架設精準度。此驗證 測試利用兩組已知特性的發射接收天線進行測試，

分別為發射與接收標準號角天線以及發射為已知 特性圓極化平板天線，接收為標準號角天線，如圖 12 說明，比較在輻射近場的條件下，同極化與不 同極化天線之間的接收功率差異來估算極化損失 大小。

(a)

(b)

(c)

圖 12 極化損失量測 (a) 線性極化天線發射與接 收 (b) 右旋極化天線發射與線性極化接收 (c) 電波暗室內測試說明

在輻射近場範圍內所量測的極化損耗，如下表 4 與表 5 所示：

表 4 極化損失量測結果(Tx:CP ant, Rx: LP ant)

Frequency Band Distance (m) Expected Pol. Loss (dB) Measured Pol. Loss(B) S-BandTx (2215MHz) 2 < 5 4.48

S-Band Rx (2039.645833MHz) 2 < 5 5.52

表 5 極化損失量測結果(Tx:CP ant, Rx: CP ant)

Frequency Band Distance (m) Calculated Pol. Loss (dB) Measured Pol. Loss(B)

S-BandTx (2215MHz) 2 0 0.06

S-Band Rx (2039.645833MHz) 2 0 0.22

由測試驗證結果可得，在輻射近場 2m 的距離條件下，利用標準線性極化喇叭天線發射且圓形極化平 板天線接收，實際的量測結果，極化損失約可控制在 5dB 以下，若用改圓形極化平板天線發射接收，實 測結果極化損失約可控制在 0.3dB 以下，此結果除了部分架設時造成的誤差，也驗證用相同的極化的天 線作接收發射，可以達到最小的極化損耗，若是用了不同極化的天線接收發射，理論值至少會有 3dB 極 化損失，場地的條件使得 S-band 的測試距離需限制在 2m (稍小於近場條件)，此測試用平板天線在圓極化 特性上也有頻率響應，非完美理想的圓極化天線，故造成量測上 S-Band Rx 約 4-6dB 極化損失比理論值 稍高，故僅參考此 2m 距離量測到的較大損耗作為 EMC 量測架設調整時的參考數值，後續則改採用衛星 上的圓極化天線以及標準線性極化喇叭天線進行 EMC 量測。總結在 S 頻段與 X 頻段下，路徑損失加上 天線極化損失，大約分別為-53.7dB 以及-61dB，當發射信號分別加上此兩頻段的總損耗，其功率大小位 準仍能滿足 S 頻段與 X 頻段測試設備的接收靈敏度，此計算分析可以避免測試中因信號過小導致測試結 果失敗的發生。