【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 6：N320 / N321

一、USRP 简介

通用软件无线电外设( USRP ) 是由 Ettus Research 及其母公司National Instruments设计和销售的一系列软件定义无线电。USRP 产品系列由Matt Ettus领导的团队开发，被研究实验室、大学和业余爱好者广泛使用。

大多数 USRP 通过以太网线连接到主机，基于主机的软件使用该链路来控制 USRP 硬件并传输/接收数据。一些 USRP 型号还将主机的一般功能与嵌入式处理器集成在一起，允许 USRP 设备以独立方式运行。

USRP 系列专为易操作性而设计，并且许多产品都是开源硬件。部分 USRP 型号的电路板、原理图、元器件的BOM表都是可以免费下载的；

所有USRP产品均由开源UHD驱动程序控制，该驱动程序是免费的而且是开源软件。USRP 通常与GNU Radio软件套件一起使用来创建复杂的软件定义无线电系统。

官网链接：
Ettus Research
National Instruments

软件无线电是RF收发仪，支持先进无线应用的快速原型验证和部署。SDR可用于无线通信、部署信号智能系统或作为多通道测试台的构建块。

USRP支持的开发工具链：

• LabVIEW
• MATLAB
• Simulink
• GNU Radio
• Python
• C & Cpp

二、N320/321 系列

上文介绍了N210 系列的产品，这期继续介绍N系列的产品，那就是N320，这是一款性能非常强悍的产品，它是可以独立进行部署的，这样就可以脱离上位机而单独运行。因为通道很多，可实现相位相干 MIMO 测试台。

三、产品参数

3.1 N320

3.1.1 产品包装

包含有：

• N320 硬件
• 各个国家标准的电源插头
• 电源适配器
• 一根以太网线
• 一块万兆网光模块
• 一块microSD
• 一根usb线
  

3.1.2 N320 前面板和后面板

3.1.3 N320 母版的 原理图

3.1.4 N320 射频子板的 原理图

3.1.5 N320 性能指标参数（写招标文件的可以直接抄这段）

3.1.5.1 型号参数

项目	指标	备注
频率范围	3 MHz – 6 GHz	一体机
收发通道	2 X 2	一体机
带宽范围	200M	每通道
是否支持GPSDO	内部已经包含有GPSDO了	时钟精度更加准确
主控芯片型号	Xilinx Zynq-7100 FPGA SoC	很强
射频前端 ADC	14位	100 MS/s
射频前端 DAC	16位	400 MS/s
可配置的主时钟频率	200, 245.76, 250 MS/s	三个
FPGA编程是否支持	用 Vivado 进行编程，LabVIEW FPGA不支持的哦
支持外部时钟源	PPS参考信号 和 10Mhz时钟信号	用CDA-2990 就可以让多台 时钟同步的、本身也可以输出源
10 MHz 参考时钟	输入 0 to 10 dBm	注意范围
PPS信号	输入 3.3 to 5Vpp	注意范围
供电	12V-7A 60 - 75W	电源

3.1.5.2 物理尺寸 外壳详细指南

项目	范围
长宽高	35.71 cm × 21.11 cm × 4.37 cm
重量	3.13 kg

3.1.5.3 环境要求

操作	温度
操作温度范围	0 to 50 °C
贮存温度范围	-40 to 70 °C
湿度范围	10% to 90%

3.1.6 N320 LED&端口 说明

3.1.6.1 N320 LED&端口 前面板

LED灯	说明
PWR	电源指示灯
RF 0：TX/RX SMA/LED	说明数据正在传输中
RF 0：RX2 SMA/LED	说明数据正在传输中
RF 1：TX/RX SMA/LED	说明数据正在传输中
RF 1：RX2 SMA/LED	说明数据正在传输中
LO IN：TX	TX LO 的输入端口。 支持的 LO 频率范围为 450 MHz 至 6 GHz。 不支持低于 450 MHz 的外部 LO 输入。 LO 输入信号电平应为 +5 dBm，但也可以在 +3 dBm 和 +7 dBm 之间。
LO IN：RX	子板 0 的 RX LO 输入端口。支持的 LO 频率范围为 450 MHz 至 6 GHz。 不支持低于 450 MHz 的外部 LO 输入。 LO 输入信号电平应为 +5 dBm，但也可以在 +3 dBm 和 +7 dBm 之间。
GPIO	DB15 GPIO 接口。

GPIO

引脚	说明
Pin 1	+3.3V
Pin 2	Data[0]
Pin 3	Data[1]
Pin 4	Data[2]
Pin 5	Data[3]
Pin 6	Data[4]
Pin 7	Data[5]
Pin 8	Data[6]
Pin 9	Data[7]
Pin 10	Data[8]
Pin 11	Data[9]
Pin 12	Data[10]
Pin 13	Data[11]
Pin 14	0V
Pin 15	0V

3.1.6.2 N320 LED&端口 后面板

LED灯	说明
GPS ANT	GPS 天线连接
REF IN	参考时钟输入，使用外部 10 MHz 参考时钟，方波将提供最佳相位噪声性能，但正弦波也是可以接受的。 参考时钟的功率电平不能超过+10 dBm。
PPS/TRIG IN	PPS信号输入端口，使用PPS信号进行时间戳同步需要具有以下5Vpp幅度的方波信号。
TRIG OUT	导出参考时钟的输出端口
PWR	USRP N320 系列电源连接器
RESET	重置设备的输入按钮
MicroSD	用于 OE Linux 文件系统的 MicroSD 卡
控制台 JTAG	Micro USB 连接器，用于板载 USB-JTAG 编程器以及 TTY 登录控制台
USB 2.0	连接 ARM CPU 的主机 USB 连接器
SFP+	用于以太网接口的 1/10Gb SFP+ 端口
QSFP+	用于以太网接口的 QSFP+ 端口（2 个 10Gb 通道）
10/1000/1000	连接 ARM CPU 的 10/100/1000 Mb 以太网接口

3.1. N320 系统架构图

3.2 N321

3.2.1 产品包装

包含有：

• N320 硬件
• 各个国家标准的电源插头
• 电源适配器
• 一根以太网线
• 一块万兆网光模块
• 一块microSD
• 一根usb线
  

3.2.2 N321 性能指标参数（写招标文件的可以直接抄这段）

3.2.2.1 型号参数

项目	指标	备注
频率范围	3 MHz – 6 GHz	一体机
收发通道	2 X 2	一体机
带宽范围	200M	每通道
是否支持GPSDO	内部已经包含有GPSDO了	时钟精度更加准确
主控芯片型号	Xilinx Zynq-7100 FPGA SoC	很强
射频前端 ADC	14位	100 MS/s
射频前端 DAC	16位	400 MS/s
可配置的主时钟频率	200, 245.76, 250 MS/s	三个
FPGA编程是否支持	用 Vivado 进行编程，LabVIEW FPGA不支持的哦
支持外部时钟源	PPS参考信号 和 10Mhz时钟信号	用CDA-2990 就可以让多台 时钟同步的、本身也可以输出源
10 MHz 参考时钟	输入 0 to 10 dBm	注意范围
PPS信号	输入 3.3 to 5Vpp	注意范围
供电	12V-7A 60 - 75W	电源

3.2.2.2 物理尺寸 外壳详细指南

项目	范围
长宽高	35.71 cm × 21.11 cm × 4.37 cm
重量	3.13 kg

3.2.3 N321 LED&端口 说明

LED灯	说明
PWR	电源指示灯
RF 0：TX/RX SMA/LED	说明数据正在传输中
RF 0：RX2 SMA/LED	说明数据正在传输中
RF 1：TX/RX SMA/LED	说明数据正在传输中
RF 1：RX2 SMA/LED	说明数据正在传输中
TX LO：IN0	TX LO 输入端口。 支持的 LO 频率范围为 450 MHz 至 6 GHz。 不支持低于 450 MHz 的外部 LO 输入。 LO 输入信号电平应为 +5 dBm，但也可以在 +3 dBm 和 +7 dBm 之间。
TX LO：IN1	TX LO 输入端口。 支持的 LO 频率范围为 450 MHz 至 6 GHz。 不支持低于 450 MHz 的外部 LO 输入。 LO 输入信号电平应为 +5 dBm，但也可以在 +3 dBm 和 +7 dBm 之间。
TX LO：OUT0-3	1:4 分配器的 TX LO 输出
RX LO：IN0	子板 0 的 RX LO 输入端口。支持的 LO 频率范围为 450 MHz 至 6 GHz。 不支持低于 450 MHz 的外部 LO 输入。 LO 输入信号电平应为 +5 dBm，但也可以在 +3 dBm 和 +7 dBm 之间。
RX LO：IN1	子板 0 的 RX LO 输入端口。支持的 LO 频率范围为 450 MHz 至 6 GHz。 不支持低于 450 MHz 的外部 LO 输入。 LO 输入信号电平应为 +5 dBm，但也可以在 +3 dBm 和 +7 dBm 之间。
RX LO：OUT0-3	1:4 分配器的 RX LO 输出

LED灯	说明
GPS ANT	GPS 天线连接
REF IN	参考时钟输入，使用外部 10 MHz 参考时钟，方波将提供最佳相位噪声性能，但正弦波也是可以接受的。 参考时钟的功率电平不能超过+10 dBm。
PPS/TRIG IN	PPS信号输入端口，使用PPS信号进行时间戳同步需要具有以下5Vpp幅度的方波信号。
TRIG OUT	导出参考时钟的输出端口
PWR	USRP N320 系列电源连接器
RESET	重置设备的输入按钮
MicroSD	用于 OE Linux 文件系统的 MicroSD 卡
控制台 JTAG	Micro USB 连接器，用于板载 USB-JTAG 编程器以及 TTY 登录控制台
USB 2.0	连接 ARM CPU 的主机 USB 连接器
SFP+	用于以太网接口的 1/10Gb SFP+ 端口
QSFP+	用于以太网接口的 QSFP+ 端口（2 个 10Gb 通道）
10/1000/1000	连接 ARM CPU 的 10/100/1000 Mb 以太网接口

3.2.4 N321 多台级联 多​通道​同步

许多​应用​需要​具有​不同​同步​级别​的​多​输入​多​输出​(MIMO)​配置。​一些​MIMO​系统​只需要​共享​时钟​来​用于​ADC​和​DAC；​而​其他​系统​则​需要​每​个​通道​被​锁定​到​一个​通用​时钟​和​本地​振荡​器​以​实现​全​相位​相干​运行。

常见​的​MIMO​应用​适用​于​使用​空间​多​路​复​用​的​通信。​因为​这​只需要​时钟​同步，​大​多数​USRP​有​一个​外部​的​10 MHz​参考​时钟​就​足够​了。 有一​款​这样​的​系统​是由布里​斯托​大学​和​隆德​大学合作​打造​的，​他们​使用​基于​SDR​的​大规模​MIMO​系统​打破​了​无线​频​谱​效率​的​世界​纪录。 在此​应用​中​使用​的​大规模​MIMO​原型​验证​系统​是​由​使用​板​载​FPGA​的​NI USRP​软件​无线​电​设备​组成​的。

当​需要​全​相位​相干​运行​时，​您​有​两​种​可以​考虑​的​选择。​如果​您​需要​最多​四​个​通道​的​仅​接收​操作，​具有​两​个​TwinRx​子​板​的​Ettus Research USRP X310​可以​设置​为​共享​LO​并​以​相位​相干​的​方式​运行。​如果​需要​超过​四​个​通道，​则​可以​考虑​一下​图​7​中​所​示​的​Ettus Research USRP N320​和​N321。​USRP N321​配备​了​内​置​LO​分布​硬件，​允许​最高​128 x 128​相位​相干​运行：​图​8​显示​了​一个​32 x 32​配置​示例。

全系列 检索列表

【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 1：B200 / B210 / B200mini / B205mini
【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 2：E310 / E312 / E313
【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 3：E320
【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 4：N200 / N210
【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 5：N300 / N310
【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 6：N320 / N321
【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 7：X300 / X310
【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 8：USRP-2974
【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 9：X410
【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 10：X440

USRP 调制解调系列连载

【USRP】调制解调系列1：AM、FM解调
【USRP】调制解调系列2：2ASK、4ASK，基于labview的实现
【USRP】调制解调系列3：2FSK、4FSK、8FSK，基于labview的实现
【USRP】调制解调系列4：BPSK、QPSK、8PSK、OQPSK、Pi/4DQPSK，基于labview的实现
【USRP】调制解调系列5：16QAM、32QAM、64QAM、256QAM、1024QAM、基于labview的实现
【USRP】调制解调系列6：16APSK、32APSK 、基于labview的实现
【USRP】调制解调系列7：GMSK、MSK、基于labview的实现

USRP 仪器 连载系列

【USRP】集成化仪器系列1 ：信号源，基于labview实现
【USRP】集成化仪器系列2 ：示波器，基于labview实现
【USRP】集成化仪器系列3 ：频谱仪，基于labview实现