卫星星上有效载荷是整个卫星系统中最核心的分系统，价格昂贵，容易受损，技术难度极高导致其成为了整个卫星系统中研制周期最长的分系统。为了能及时在地面调试和测试星上其他分系统，并且防止频繁对昂贵的有效载荷进行操作而造成损坏，亟需设计一种高速载荷数据模拟源，模拟出符合卫星在轨运行时的数据及时序。本文在深入分析加载速度、存储容量、发送码速率和机械尺寸等技术指标的基础上，研制出了一款基于PXIe×4接口和大容量SLC NAND Flash阵列的高速载荷数据模拟源。硬件设计中，本文采用Xilinx公司片内集成PCIe接口硬核，并支持动态可重配置功能Virtex-5系列的FPGA作为核心控制器件；数据存储单元分为四个相对独立的存储区，每个存储区由4片8GB容量的SLC NAND Flash组成，总数据存储容量达到128GB，可同时为24路LVDS通信信道连续不断地提供数据。由于采用了通用化设计，通过更换大容量Flash器件，存储容量可扩充至TB量级。固件设计中，本文设计了四个通用的NAND Flash控制器，实现了对四个相对独立通道Flash阵列的控制。控制器并行控制4片NAND Flash使得Flash读写速率提高了4倍；在PXIe接口DMA引擎的控制下，实现了四个通道的高速大容量数据加载。利用4片2MB的高速SRAM乒乓单元解决了PXIe接口与各通道Flash编程速度不匹配的问题。软件设计中，本文结合Windows XP的系统结构，设计了模拟源的软件架构。设计架构包含三个层次：PCIe接口底层驱动程序、功能函数库和应用程序。针对这三个层次，相应地开发了从底层到顶层的软件程序。本文对模块的各项技术指标进行了测试与分析，测试结果表明，高速模拟源连续加载图像速度可达85MB/s，连续可靠地发送图像速度可达87MB/s，能够模拟输出4个通道的Ka波段最高300Mbps的连续数据流。本文成果已应用于实际遥感卫星的地面测试中，应用结果表明：高速模拟源具有很好的通用性和灵活性，能够模拟星上有效载荷，满足遥感卫星各分系统的地面调试和测试要求。