На DSS-17 второй SDR видит спутник после срыва PLL модема

На DSS-17 сигнал с 21-метровой антенны делят надвое. Один тракт ведёт несущую спутника петлёй фазовой автоподстройки частоты, второй подаёт тот же downlink в SDR для open-loop записи IQ. Если петля срывает захват, модем перестаёт уверенно сопровождать carrier. Записанный широкополосный сигнал при этом остаётся доступен второму тракту.

Именно в этом месте обычный спутниковый приём оказывается хрупким. Пока PLL захвачена, она даёт точную оценку частоты и доплеровского сдвига, позволяет демодулировать телеметрию и вести линию. Низкое отношение сигнал/шум, быстрый Doppler, ошибка в предсказании орбиты, нестабильность опорного генератора или слишком большая динамическая нагрузка на петлю способны сорвать этот режим. Вместе с lock оператор теряет и декодированный поток, и узкую частотную подсказку, где искать аппарат при новом захвате.

Авторы работы Morehead State University и JPL предлагают держать рядом тракт, который не зависит от состояния этой петли. SDR сохраняет IQ либо обрабатывает спектральное представление сигнала отдельно от модема. По нему можно увидеть несущую, получить грубую оценку частоты и Doppler, затем сузить окно поиска для штатного closed-loop приёмника. В нормальном проходе два независимых измерения carrier и Doppler помогают заметить bias сопровождения, ложный захват либо петлю, работающую у границы устойчивости.

Это красивый сдвиг роли SDR. Здесь он не обязан заменить профессиональный модем: замкнутый тракт по-прежнему нужен для точного сопровождения и штатной демодуляции. SDR выступает прибором наблюдения за радиолинией, который продолжает собирать данные в момент, когда основной приёмник уже лишился собственного ориентира.

Такая топология имеет предысторию на DSS-17. В материалах по MarCO/InSight описано параллельное разветвление IF-трактов и open-loop запись на станции Morehead State University с USRP и GNU Radio. Диссертация 2023 года по развитию станции также документирует ранний SDR-прототип: HackRF One, 20 Msps и обработку сигнала в полосе 20 кГц. В его стендовых тестах заметная нелинейность начиналась выше −50 dBm. Это характеристика раннего прототипа, а не параметр нынешней эксплуатационной схемы.

Новая работа пока опубликована как abstract доклада Small Satellite Conference 2026, назначенного на 26 августа. Полный PDF с измерениями ещё недоступен: нет модели актуального SDR, точки разветвления тракта, точности оценки Doppler, порогов по SNR, времени повторного захвата и статистики проходов. Поэтому архитектуру следует читать как убедительный способ сохранить observables при срыве PLL, без заявления о доказанном росте надёжности на определённую величину. Общими для обоих трактов всё равно остаются антенна, фронтенд до точки split, питание, опорные частоты и сам передатчик аппарата.