立方衛星 (CubeSat) 低成本測試：NewSpace 新太空的自動化 AIT 策略

在探討立方衛星（CubeSat）與奈米衛星（Nano Satellite）的測試技術之前，我們必須先理解推動這波「太空民主化」浪潮的核心底層邏輯：經濟學的典範轉移；傳統的太空任務（Old Space）是量身打造的工藝品，為了確保一顆在距離地球三萬六千公里、造價十億美元的通訊衛星能連續運作十五年且「零失敗」，工程師會使用極度昂貴的抗輻射航太級元件，並花費數年時間進行無休止的測試，在這裡，測試成本往往佔據了專案總預算的極大比例。

然而，「新太空（NewSpace）」 追求的是由數百甚至數千顆低軌道（LEO）小型衛星組成的巨型星座，這些衛星的軌道高度極低，大氣阻力會讓它們在短短幾年內自然墜毀並在大氣層中燒毀，由於發射成本大幅降低、生命週期縮短以及龐大的布建需求，衛星的設計思維從「絕對不能壞」轉變為「壞了就發射新的來遞補」，這種容錯率的提升，是降低成本的關鍵，但也為地面的 AIT（Assembly, Integration and Test，組裝、整合與測試） 帶來了全新的挑戰。

核心挑戰一：SWaP 限制與 COTS 元件的風險

新太空衛星面臨極度嚴苛的 SWaP（Size, Weight, and Power，即尺寸、重量和功率） 限制，一個標準的 1U 立方衛星體積僅為 10x10x10 公分，重量不到 1.3 公斤。

• 高度整合與散熱危機：
  為了在極小的空間內塞入通訊酬載、姿態控制與電源系統，模組的整合密度極高，這導致熱能難以消散，在缺乏空氣對流的真空中，電子元件產生的廢熱只能透過傳導散除，極易引發熱當機。
• 商用現成元件（COTS）的兩面刃：
  為了降低成本並取得最新的運算效能，新太空公司大量採用原本設計給消費性電子或車用市場的 COTS 元件，這些元件並未經歷過傳統航太等級的輻射硬化與極端溫度篩選，因此我們必須在「系統層級」對這些脆弱的元件進行嚴格的環境壓力測試，以篩選出早期失效品（Infant Mortality）。

核心挑戰二：打破 AIT (組裝、整合與測試) 的瓶頸

在巨型星座的商業模式中，時間就是金錢，如果一家公司每週需要生產並發射五顆衛星，傳統那種「工程師推著儀器車、手動接線、逐一紀錄數據」的序列式測試流程將成為致命的瓶頸。

• 測試的平行化與標準化：
  新太空的測試實驗室必須像現代化的汽車組裝線，您需要建立標準化的測試站（Test Benches），從零組件級的混頻器、低雜訊放大器（LNA），到子系統級的遙測與指令（TT&C）、電源模組，再到整星級的電磁相容（EMC）與熱真空測試。
• 自動化的必要性：
  自動化測試系統（ATE）不再是選項，而是必須，系統必須能自動控制射頻切換矩陣、自動發送測試訊號、自動讀取誤差向量幅度（EVM）與群延遲等關鍵指標，並自動生成通過/失敗（Pass/Fail）報告，唯有如此，才能在極短的開發與製造週期內，維持穩定的產品良率。

核心挑戰三：熱真空艙 (TVAC) 測試的物理折磨

無論衛星多麼廉價，發射前都必須在熱真空艙中進行驗證，模擬衛星在軌道上面對太陽直射（高達 +120°C）與進入地球陰影（低至 -170°C）時的劇烈溫度循環，在這種極端環境下，傳統射頻測試面臨物理極限：測量儀器無法放入真空艙內，必須透過數公尺長的同軸電纜連接到艙內的衛星，隨著溫度的劇烈變化，這些電纜的物理長度與介電常數會發生改變，導致嚴重的 熱漂移（Thermal Drift） 與極大的 纜線損耗（Cable Loss），這使得在測試前進行的系統誤差校準瞬間失效，導致量測數據失去可信度。

用智慧解決方案降低測試成本

要在有限的預算內，為立方衛星與低軌衛星星座建立一套高效、精準且具備擴充性的自動化 AIT 系統，系統整合商必須精準選擇測試工具，您不需要購買所有最昂貴的儀表，而是需要能「一機多用」、「無縫整合」且「專為太空環境設計」的智慧解決方案；奧創系統科技提供 Rohde & Schwarz (R&S) 專為新太空（NewSpace）時代打造的測試矩陣，協助您在成本與效能之間取得完美平衡。

方案一：艙內直測——革命性的 TVAC 功率量測

針對熱真空艙（TVAC）測試中最棘手的「纜線損耗與熱漂移」問題，我們提供了一種顛覆傳統的解決方案：把感測器直接送進真空艙內。

• R&S NRP33SN-V / NRP67SN-V TVAC 專用功率感測器：
  這款感測器專為熱真空環境量身打造。在製造過程中，它的所有零組件都已預先在真空艙內進行過高溫烘烤處理，確保揮發性有機物（VOC）的釋放降至最低，絕不會污染您珍貴的衛星光學鏡頭或太陽能板。

R&S ZN-Z33 內聯校準單元（Inline Calibration Unit）是專為 TVAC 環境設計的計量神器


 R&S NRP33SN-V / NRP67SN-V 熱真空功率感測器 型錄下載

• 消除纜線誤差，大幅降低成本：
  透過將感測器直接鎖在艙內待測物（DUT）的射頻輸出端，我們徹底消除了那條昂貴且不穩定的長 RF 纜線，感測器能承受艙內的溫度波動並保持極高的量測精度，透過乙太網路（LAN）直接將數據傳出艙外，這不僅省下了購買高階抗溫微波電纜的巨額費用，更免除了在真空測試期間無法手動重新校準的噩夢，大幅縮短了 TVAC 的測試週期。

方案二：單機搞定全方位射頻驗證 (R&S SMW200A + FSW)

對於預算有限的新創團隊，購買堆積如山的單一功能儀器是不切實際的，我們推薦採用高度整合的向量訊號產生與分析架構。

• R&S SMW200A 向量訊號產生器：
  這是一台真正的「實驗室百寶箱」。它不僅能產生純淨的射頻載波，還內建強大的基頻產生器，您可以直接在內部產生複雜的高階調變訊號（如 DVB-S2X），甚至模擬軌道上動態變化的 GNSS 導航訊號與都卜勒頻移，用以測試衛星的接收靈敏度與解調能力。

透過 R&S FE170ST 外部前端，SMW200A 可將頻率範圍進一步擴展至 D 頻段 (110 GHz - 170 GHz)，為 6G 及未來衛星通訊做好準備

• R&S FSW 訊號與頻譜分析儀：
  作為接收端的分析大腦，FSW 能一鍵執行從元件級到系統級的測試，配備向量訊號分析（VSA）功能後，它能自動解調衛星下行鏈路訊號，快速量測 誤差向量幅度（EVM）、位元錯誤率（BER） 以及 群延遲（Group Delay），這對於驗證再生式酬載（Regenerative Payload）內部的數位訊號處理品質至關重要。

R&S FSW 訊號與頻譜分析儀，具備 8.3 GHz 寬頻寬、極低相位雜訊及 800 MHz 即時分析功能。專為 5G NR、汽車雷達及衛星 RF 測試設計，提供卓越的 EVM 和 DANL 性能

方案三：跨越生命週期的自動化整合

為了實現新太空的量產目標，奧創系統能協助您將上述硬體無縫整合入自動化測試環境。

• 高度垂直一體化的儀器通訊：
  基於標準的遠端控制協定（如 SCPI/LAN），這些儀器能輕易與您自有的 Python 或 LabVIEW 自動化腳本對接。
• 數位介面與除錯：
  立方衛星內部大量依賴數位匯流排（如 SpaceWire、SPI、I2C）進行各模組間的通訊，可整合 R&S RTO 數位示波器，同步擷取射頻訊號與數位匯流排指令，當測試發生錯誤時，工程師能立即將「射頻功率的異常下降」與「控制匯流排上的某個錯誤指令」在時間軸上完美關聯，實現跨域除錯，這將為您的研發團隊省下無數的除錯時間。

實際的測試系統配置，將因應您的立方衛星規格（U數）、通訊頻段（如 VHF/UHF, S, X, 或 Ku/Ka Band）以及量產目標而有所不同，如需深入規劃以符合您預算的自動化 AIT 測試站，請聯繫「奧創團隊」，我們擁有豐富的航太系統整合經驗，隨時準備為您提供最具經濟效益的配置建議與技術支援。

立即聯繫奧創系統，讓我們協助您打破傳統太空測試的昂貴高牆，透過智慧化的儀器配置與自動化架構，確保您的新太空願景不僅在技術上可行，在商業模式上更能創造最大的利潤空間。