引言

隨著全球衛星產業的快速發展，衛星技術已廣泛應用于通信、導航、遙感、氣象、偵察等領域。其中，針對衛星信號的采集、存儲、回放等需求變得越來越迫切和廣泛。作為該領域關鍵設備的衛星信號采集存儲回放系統以其強大的功能特點被應用于衛星在軌測試與驗證、空間態勢感知、衛星偵聽、深空探測任務等場景中。在復雜電磁環境與高動態場景下，衛星系統對射頻信號的采集精度、實時處理效率、存儲可靠性等提出了嚴苛要求。本文將針對衛星領域的這些高標準要求，推出自研的國產寬帶采集存儲回放系統，并深入探討該系統的特點、功能、優勢以及軟件定制化解決方案，詳細解析該系統如何有效助力衛星射頻信號的數據采集、處理、存儲與回放。

1衛星應用的需求與痛點

在衛星信號處理領域，以衛星接收機或專用衛星信號采集分析儀為基礎的解決方案較為常見。然而，衛星技術的快速發展帶來了新的挑戰，尤其是對高精度、高帶寬、實時處理以及大容量存儲的需求日益增長，上述常見方案在高速信號的采集、處理、存儲等方面開始暴露出越來越多的局限性。坤馳科技通過較多的實際案例，總結目前衛星應用在信號采集、處理、存儲環節面臨三大需求與痛點：

1信號保真與復雜環境的對抗

衛星信號通常非常微弱，且易受噪聲干擾。各種波段的衛星信號普遍需在電離層擾動、多徑干擾、強電磁干擾等復雜環境下保持信號完整性，但現有信號采集設備更多聚焦于信號接收而非高精度采集，導致其在采樣精度和動態范圍方面存在不足，難以準確捕捉和還原微弱的衛星信號。

2高吞吐量與處理時效的博弈

衛星信號通常具有高數據速率（例如某高分辨率SAR衛星數據速率達1.5Gbps）和復雜調制方式（例如QPSK、16QAM、OFDM等），然而現有數據處理設備更多建立在傳統射頻儀器或設備的基礎之上，在實時處理能力、算法復雜度、并行計算與硬件加速等方面普遍存在不足，難以應對海量數據的實時處理需求。

3存儲容量與讀寫速度不足

衛星應用通常需要長時間連續采集和存儲大量數據，例如衛星遙感數據、衛星通信數據等。上述常見方案在存儲容量和讀寫速度方面存在先天的短板，難以滿足大量實時數據存儲和回放的需求。存儲容量不足會導致數據丟失，影響數據完整性和可靠性，讀寫速度不足會導致數據傳輸延遲，影響數據處理效率。

2實際案例和解決方案

針對上述需求和痛點，坤馳科技向衛星領域的客戶提供了一系列針對射頻寬帶信號的采集存儲回放系統，可以完美解決上述問題。

以某衛星客戶的具體案例為例，其低軌衛星的信號范圍在950MHz-2.15GHz（比普通L波段1-2GHz的范圍略大，簡稱為“擴展L波段”），這個波段的衛星信號在傳輸中具有電離層穿透能力強、自由空間損耗低的優勢。該衛星主要從事遙感觀測和通信服務，每天產生大量的射頻信號數據，這些數據需要被高效地采集、存儲，并進行實時或事后分析，以支持衛星任務的執行和后續研究。針對該客戶的信號采集、存儲、回放需求，坤馳科技推薦的產品型號為QTS12331。該產品是一套便攜式寬帶射頻信號采集系統，其主要由射頻輸入模塊、中頻采集模塊、FPGA信號處理單元、服務器單元和存儲單元等組成。

QTS12331系統采用靈活的雙形態架構設計，可根據測試場景需求配備便攜機版本或服務器版本（如圖1所示），為用戶提供高效、精準的測試解決方案。便攜機版本以輕量化設計為出發點，搭載高集成度硬件模塊與抗震加固結構，可在實驗室外完成現場環境的實時監測與動態參數調試，特別適合車載測試、野外測試等移動作業場景。當需要進行復雜系統級驗證時，采用服務器版本，可實現大規模集成測試，也可搭配客戶的其他測試工具，組成包含衛星信號接收、采集、處理、計算、分析、存儲等多個流程的完整解決方案。

圖 1. ?左邊為便攜機版本，右邊為服務器版本

其配合使用的上位機軟件提供豐富靈活的二次開發接口，支持用戶根據自身特定需求進行定制化應用開發，拓展軟件的功能和應用場景。該軟件主要包括：信號采集控制、信號捕捉、參數測量、數據存儲、文件管理、數據回放和圖形化展示模塊，參考下圖2所示的上位機部分功能界面。

圖 2. 上位機軟件的部分功能界面

QTS12331系統對于950MHz-2150MHz頻率范圍內的模擬量射頻信號具備采集、存儲記錄與回放的功能，且采集與回放信號的瞬時帶寬高達500MHz。該系統可將采集的射頻信號數字化后轉換為數據格式，通過PCIe接口存儲至計算機磁盤陣列，并能利用萬兆光纖接口將數據傳輸至本地服務器。此外，用戶可以對存儲在本地服務器的數據進行自定義處理或重構播放。QTS12331系統不僅可用于記錄試驗現場數據（如圖3所示），還具備實時頻譜分析功能以及數據導出功能，支持長時間不間斷采集，便于進行事后數據分析和處理，因此是衛星等寬帶射頻信號采集領域的理想工具。

圖3. 某客戶在戶外使用QTS12331便攜機版的場景

3擴展L波段衛星信號采集過程

在客戶的某次具體采集任務中，坤馳科技的寬帶采集存儲回放系統QTS12331被部署在地面站。系統成功采集了衛星下傳的射頻信號（如圖4所示），瞬時帶寬設置達到500MHz（如圖5所示），數據傳輸速率高達3.2GB/s。采集的數據被實時存儲至本地磁盤陣列，并通過萬兆光纖接口傳輸至服務器進行實時分析。

圖4. QTS12331系統采集數據完成圖示

圖5. 系統采集的帶寬設置為500MHz （瞬時帶寬）

系統采用先進的存儲技術，確保采集到的信號能夠高效、可靠地存儲在服務器系統的磁盤陣列中。QTS12331可以提供不同大小的存儲，用戶可以根據實際需求從1TB到256TB進行自由搭配選型，圖6顯示的是該客戶選擇了16TB的存儲空間。同時，系統還提供了便捷的存儲管理功能，用戶可以隨時查看、刪除或導出存儲的信號數據。

圖6. QTS12331提供16TB的SSD作為存儲配置（SSD大小可選擇）

當用戶需要對采集到的信號進行回放時，只需在系統界面選擇相應的信號文件，并設置回放參數。系統即可根據設置的參數將存儲的信號數據進行重構播放，供用戶進行后續的信號分析和處理，如圖7所示。

圖7. 數據回放的操作界面

除上述采集-存儲-回放三個主要功能之外，客戶在數據采集的同時，利用服務器系統對接收到的數據進行了實時處理和分析。通過先進的信號處理算法，系統成功提取了該衛星信號的關鍵信息，而且這些接收到的數據也為后續的分析決策提供了重要依據。

4結論

在當今數據驅動的時代，傳統的衛星接收機或專用衛星信號采集分析儀由于其固有的架構局限性，難以滿足日益增長的高速實時數據處理需求。QTS12331系統憑借其基于高速數字化儀的設計，提供了卓越的數據采集和處理能力，為用戶帶來了更高效、更精準的分析體驗。該系統不僅能夠應對當前衛星領域海量數據處理的挑戰，還為未來的技術升級和應用擴展提供了充足的空間。

對衛星寬帶信號采集有需求的客戶，通過采用坤馳科技自研的QTS12331，可以實現：

? 提升數據處理效率：實現對來自衛星高帶寬傳輸下海量數據的實時采集和處理，顯著縮短分析時間。

? 提高分析精度：該系統利用高速數字化儀的先進特性，獲取更精確的信號細節和分析結果。

? 增強系統靈活性：系統具備高度的可配置性和可擴展性，能夠根據不同衛星應用的場景進行定制化調整（文中給出的案例只是某擴展L波段的衛星應用，但實際應用場景不限于此，關于其他頻率范圍的需求，敬請聯系本公司相關銷售人員）。

? 降低總體成本：相比傳統儀器或設備通用且固化的模塊與功能，基于模塊化儀器搭建系統的另一個好處是能夠顯著降低成本。模塊化儀器在功能與配置上可進一步細化，以及通過軟件操作的方式，實質上可提高設備的成本利用率，從而降低采購與使用成本。

綜上所述，坤馳科技QTS12331系統在衛星領域可發揮重要價值，通過數個實際案例的成功應用證明其在采集精度、數據處理、存儲與回放等方面是不可或缺的工具。隨著衛星技術的不斷發展，寬帶采集存儲回放系統有望在未來的航天任務中發揮更為關鍵的作用。

審核編輯 黃宇