引言

在衛(wèi)星信號處理領(lǐng)域,，傳統(tǒng)的射頻儀器（例如衛(wèi)星接收機、頻譜分析儀,、信號分析儀等）長期以來一直是主流的解決方案,。然而，衛(wèi)星技術(shù)的快速發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn),，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,，傳統(tǒng)的射頻儀器在高速信號的采集,、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(jié)目前衛(wèi)星應(yīng)用在信號采集、處理,、存儲環(huán)節(jié)面臨三大需求與痛點：

? 信號保真與復(fù)雜環(huán)境的對抗：衛(wèi)星信號通常非常微弱,，且易受噪聲干擾。各種波段的衛(wèi)星信號普遍需要在電離層擾動,、多徑干擾,、強電磁對抗等復(fù)雜環(huán)境下維持信號完整性，但現(xiàn)有的信號采集設(shè)備由于一開始的定位是“接收設(shè)備”而非“采集設(shè)備”，所以在采樣精度和動態(tài)范圍方面存在不足,，難以準確捕捉和還原微弱的衛(wèi)星信號,。

? 數(shù)據(jù)洪流與處理時效的博弈：衛(wèi)星信號通常具有高數(shù)據(jù)速率（例如某高分辨率SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)速率達1.5Gbps）和復(fù)雜調(diào)制方式（例如QPSK、16QAM,、OFDM等）,，然而現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理設(shè)備更多建立在傳統(tǒng)的射頻儀器基礎(chǔ)之上，在實時處理能力,、算法復(fù)雜度、并行計算與硬件加速等方面普遍存在不足,，難以應(yīng)對海量數(shù)據(jù)的實時處理需求,。

? 存儲容量與讀寫速度不足：衛(wèi)星應(yīng)用通常需要長時間連續(xù)采集和存儲大量數(shù)據(jù)，例如衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),、衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)等?，F(xiàn)有的儀器設(shè)備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(shù)據(jù)存儲和回放的需求,。存儲容量不足會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失,，影響數(shù)據(jù)完整性和可靠性，讀寫速度不足會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸延遲,，影響數(shù)據(jù)處理效率,。

針對上述需求和痛點，坤馳科技向衛(wèi)星領(lǐng)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(tǒng),，可以完美解決上述問題,。

以某衛(wèi)星客戶的具體案例為例，其低軌衛(wèi)星的信號范圍在950MHz~2.15GHz（比L波段范圍略大）,，這個波段的衛(wèi)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(yōu)勢。該衛(wèi)星主要從事遙感觀測和通信服務(wù),，每天產(chǎn)生大量的射頻信號數(shù)據(jù),，這些數(shù)據(jù)需要被高效地采集、存儲,，并進行實時或事后分析,，以支持衛(wèi)星任務(wù)的執(zhí)行和后續(xù)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(chǎn)品型號為QTS12331,。該產(chǎn)品是一套便攜式寬帶射頻信號采集系統(tǒng),，其主要組成包括射頻輸入模塊、中頻采集模塊,、FPGA信號處理單元,、服務(wù)器單元和存儲單元等組成,。

QTS12331系統(tǒng)采用靈活的雙形態(tài)架構(gòu)設(shè)計，可根據(jù)測試場景需求配備便攜機版本或服務(wù)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(shè)計為出發(fā)點,，搭載高集成度硬件模塊與抗震加固結(jié)構(gòu),，可在實驗室外完成現(xiàn)場環(huán)境的實時監(jiān)測與動態(tài)參數(shù)調(diào)試，特別適合車載測試,、野外測試等移動作業(yè)場景,。當需要進行復(fù)雜系統(tǒng)級驗證時，采用服務(wù)器版本,，可實現(xiàn)大規(guī)模集成測試,，也可搭配客戶的其他測試工具，組成包含衛(wèi)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(wù)器版本

其配合使用的上位機軟件提供軟豐富的二次開發(fā)接口,，支持用戶根據(jù)自身特定需求進行定制化應(yīng)用開發(fā)，拓展軟件的功能和應(yīng)用場景,。該軟件主要包括：信號采集控制,、信號截獲、參數(shù)測量,、數(shù)據(jù)存儲,、文件管理、數(shù)據(jù)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圖

QTS12331系統(tǒng)對于950MHz?2150MHz頻率范圍內(nèi)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(tǒng)能夠?qū)⒉杉降纳漕l信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)形式，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(shù)據(jù)傳輸至本地服務(wù)器,。此外，用戶可以對存儲在本地服務(wù)器的數(shù)據(jù)進行自定義處理或重構(gòu)播放。QTS12331系統(tǒng)不僅可用于記錄試驗現(xiàn)場數(shù)據(jù)（如圖3所示）,，還具備類似示波器的顯示能力以及數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能,，支持長時間不間斷采集，便于進行事后數(shù)據(jù)分析和處理,，因此是衛(wèi)星等寬帶射頻信號采集領(lǐng)域的理想工具,。

圖3. 某客戶在戶外使用QTS12331便攜機版的場景

結(jié)論

在當今數(shù)據(jù)驅(qū)動的時代，傳統(tǒng)的臺式分析儀器由于其固有的架構(gòu)局限性,，難以滿足日益增長的高速實時數(shù)據(jù)處理需求,。QT12331系統(tǒng)憑借其基于高速數(shù)字化儀的設(shè)計，提供了卓越的數(shù)據(jù)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(tǒng)不僅能夠應(yīng)對當前衛(wèi)星領(lǐng)域海量數(shù)據(jù)處理的挑戰(zhàn)，還為未來的技術(shù)升級和應(yīng)用擴展提供了充足的空間,。

對衛(wèi)星寬帶信號采集有需求的客戶,，通過采用坤馳科技自研的國產(chǎn)QT12331系統(tǒng)，可以實現(xiàn)：

ü 提升數(shù)據(jù)處理效率：實現(xiàn)對來自衛(wèi)星高帶寬傳輸下海量數(shù)據(jù)的實時采集和處理,，顯著縮短分析時間,。

ü 提高分析精度：該系統(tǒng)利用高速數(shù)字化儀的先進特性，獲取更精確的信號細節(jié)和分析結(jié)果,。

ü 增強系統(tǒng)靈活性：系統(tǒng)具備高度的可配置性和可擴展性,，能夠根據(jù)不同衛(wèi)星應(yīng)用的場景進行定制化調(diào)整（文中給出的案例只是某L波段的衛(wèi)星應(yīng)用，但不限于此）,。

ü 降低總體成本：相比臺式儀器通用且固化的模塊與功能,，基于模塊化儀器搭建系統(tǒng)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(zhì)上可提高設(shè)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QT12331系統(tǒng)在衛(wèi)星領(lǐng)域可發(fā)揮重要價值，通過數(shù)個實際案例的成功應(yīng)用證明其在采集精度,、數(shù)據(jù)處理,、存儲與回放等方面是不可或缺的工具。隨著衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展,，寬帶采集存儲回放系統(tǒng)有望在未來的航天任務(wù)中發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用,。