一种适用于薄膜天线在真空环境下的模态测试系统，由薄膜天线框架结构、阶跃激励装置、直流稳压电源及控制电路、扫描式激光测振仪、单点式激光测振仪、真空环境模拟器、数据采集与分析系统组成。薄膜天线框架结构将薄膜天线固定于外框架上，并通过调节螺栓的调力方式将不同的面内预应力导入到薄膜天线中。阶跃激励装置由不同型号和不同数量的电磁铁激励器组成，并由直流稳压电源及控制电路提供可调节的周期性阶跃激励信号，用于激励薄膜天线产生相应的模态振型。扫描式激光测振仪和单点式激光测振仪安装于真空环境模拟器外，发射的激光束穿过真空环境模拟器上的光学玻璃观察窗后，最终落到薄膜天线上。数据采集与分析系统通过对两台激光测振仪的返回信号进行采集和数据分析，最终得到薄膜天线的各阶模态频率和振型。