本发明提供了一种卫星地面应用系统的技术领域内的软件定义的在轨卫星模拟器系统及设计方法，包括：射频层、中频层、软件层；所述软件层能够描述卫星的具体业务，模拟卫星内部数据流，生成星地交互的仿真数据，并通过网络与所述中频层的通用基带设备通信，完成卫星业务仿真数据与中频信号之间的转换；所述中频层负责实现信号制式模拟，所述射频层负责实现频点、功率模拟，所述中频层与所述射频层配合实现卫星射频信号的硬件模拟，提供在轨卫星射频信号模拟的硬件平台，所述硬件平台采用通用化设计。本发明通过软件定义更改实现卫星模拟器的功能重构，提高了卫星模拟器的重用性与研制效率，降低了研制成本，具有良好地工程应用价值。