Le système de numérisation à haut débit ADQ35-WB de Teledyne SP Devices a pour objet de réaliser une surveillance évolutive des signaux satellites sur plusieurs bandes de fréquences. Concrètement, cet équipement assure l'observation en continu des communications par satellite et des signaux de navigation afin de garantir la qualité des liaisons, de détecter les interférences et de vérifier la conformité aux réglementations en matière de spectre.
En d’autres termes, l’objectif est de maintenir l'intégrité des liaisons espace-sol et sol-espace.
Ainsi, la carte enfichable dans un châssis PCIe ADQ35-WB prend en charge l'échantillonnage direct des signaux des bandes L et S sans mélangeurs de fréquences, ce qui réduit la complexité du système et les efforts d'étalonnage.
Avec une résolution de 12 bits et une bande passante d'entrée utilisable allant jusqu'à 9 GHz, ces numériseurs permettent un déploiement sur plusieurs bandes satellitaires. Les amplificateurs externes à faible bruit et les filtres anti-aliasing restent à ce niveau, selon Teledyne SP Devices, essentiels pour préserver la fidélité du signal et empêcher le repliement spectral lors de la conversion analogique-numérique.
Le choix du taux d'échantillonnage a ainsi un impact direct sur l'intégrité des données et l'efficacité du traitement en aval. Par exemple, l'échantillonnage de la bande L à 5 Giga Echantillons/s place le signal entièrement dans la première zone de Nyquist, tandis que le sous-échantillonnage de la bande S à 4 Giga Echantillons/s confine le signal dans la deuxième zone de Nyquist avec des bandes de garde suffisantes.
Au-delà, avec jusqu’à 10 milliards d'échantillons par seconde et deux octets par échantillon, un seul canal génère un débit environ 20 Go/s. Pour gérer ce volume, le traitement par un FPGA, ici un Kintex d'AMD, est utilisé pour réduire les débits de données avant leur transfert à travers des liaisons PCIe.
Parallèlement, les GPU de Nvidia présents dans l’équipement complètent le traitement réalisé par le FPGA en prenant en charge les tâches gourmandes en calcul mais moins critiques en termes de latence, comme la canalisation, la démodulation et l'analyse statistique à long terme.
Côté stockage, Teledyne SP Devices propose sur son système, lorsque des enregistrements de longue durée sont nécessaires, une configurations en mode RAID fondées sur des supports SSD NVMe, connectées à travers cartes cartes PCIe, avec la possibilité de réaliser des écritures parallèles sur plusieurs disques.
Le système proposé par Teledyne SP Devices procurent de fait une visibilité globale et cohérente du comportement des liaisons montantes et descendantes et la la détection des interférences involontaires ou malveillantes, ce qui, selon la société, est essentiel pour des applications allant de l'intégrité d’un positionnement par satellite (GNSS, Géolocalisation et Navigation par un Système de Satellites) jusqu’à la surveillance du spectre à la recherche d’interférences.
Sur le plan architectural, Teledyne SP Devices rappelle que les systèmes de surveillance sont généralement structurés autour de trois éléments : le segment spatial, composé de satellites équipés de transpondeurs et d'antennes fonctionnant dans des bandes de fréquences définies ; le segment terrestre, qui comprend des stations de surveillance équipées de grandes antennes, de frontaux RF et de numériseurs ; et le segment utilisateur, où des logiciels et du matériel spécialisés analysent et visualisent les données capturées.
Dans ce cadre, les services satellitaires fonctionnent sur des bandes de fréquences radio désignées, chacune étant divisée en sous-bandes de liaison montante et de liaison descendante dans les systèmes bidirectionnels afin de minimiser les interférences mutuelles. Les liaisons descendantes sont généralement attribuées à la partie inférieure d'une bande en raison d'une atténuation atmosphérique plus faible, tandis que les liaisons montantes occupent des fréquences plus élevées afin de prendre en charge des débits de données plus importants.
Du point de vue de la surveillance, cette diversité rend la planification des fréquences et la stratégie d'échantillonnage cruciales. Le taux d'échantillonnage doit impérativement à ce niveau, note Teledyne SP Devices, garantir que le signal utile occupe une seule zone de Nyquist, les composants hors bande étant supprimés par un filtrage analogique. Ce qui se traduit pour l'échantillonnage direct réalisé par l’équipement ADQ35-WB par des taux minimaux d'environ 2 Giga Echanbtillons/s pour la bande L, 4 Giga Echantillons pour la bande S et 8 Giga Echantillons/s pour la bande C, en supposant l’application de filtres passe-bande appropriés.
