太速科技-基于XC7Z100+AD9361的双收双发无线电射频板卡

基于XC7Z100+AD9361的双收双发无线电射频板卡

一、板卡概述       基于XC7Z100+AD9361的双收双发无线电射频板卡是基于Xilinx ZYNQ FPGA和ADI的无线收发芯片AD9361开发的专用功能板卡，用于4G小基站，无线图传，数据收发等领域。   二、板卡原理及功能         板卡使用XC7Z100 作为主处理器，包含Dual ARM Cortex-A9核处理器的嵌入式处理，PS端32bit 1GB容量DDR3存储，1路RS232接口，1路USB接口1路10-100-1000网络接口，PS端QSPI flash存储，PS端SD卡，Emmc存储；PL端64bit 2GB容量DDR3存储，PL端扩展HDMI 输出实现视频显示应用，PL端扩展9路I/O，4个LED指示灯。         PL端外扩AD9361芯片，AD9361是一款高集成度射频(RF)、捷变收发器，提供双通道发射器和接收器、集成式频率合成器以及数字信号处理功能。这款IC具备多样化的高性能和低功耗组合，FMC子卡为2路输入，2路输出的射频收发卡，配合FPGA工作满足3G、4G宏蜂窝时分双工(TDD)和频分双工(FDD)基站应用要求。           板卡数字接口： No. Items Specifications Remark Tx 1 Frequency 70~6000MHz   2 Bandwidth Up to 56 MHz real-time bandwidth, tunable 3 Transmission >5dBm CW 4 EVM <1.5% Typical:5dBm @20MHz bandwidth 5 Gain Control Range >80dB 6 Gain Step 0.25 dB 7 ACLR < -45dBc @ 0dBm LTE output 8 Spurious TBD 9 SSB Suppression 35dBc 10 LO Suppression 50dBc 11 DAC Sample Rate (max) 61.44MS/s 12 DAC Resolution 12bits Rx 1 Frequency 70~6000MHz 2 Bandwidth Up to 56 MHz real-time bandwidth, tunable 3 Sensitivity: -90dBm@20MHz Noise Figure < 8dB 4 EVM <1.5% @ -30dBm input 5 Gain Control Range >60dB 6 Gain Step 1dB 7 Blocking TBD 8 Noise Figure <8db Maximum RX gain 9 IIP3 (@ typ NF) -25dBm 10 ADC Sample Rate (max) 61.44MS/s 11 ADC Resolution 12bits 12 ADC Wideband SFDR 78dBc 1 Voltage 3.3V 2 ON/OFF TIME <6us For TDD model 3 Duplexing Model TDD or FDD 4 W/ GPSDO Reference 0.01ppb 三、软件系统        参考ADI开发板官网全套软件，固件程序芯片XC7Z100。       ARM linux 软件和客户端软件一模一样。       客户开发主要考虑LibIIO API应用，客户端应用，或者固件程序里面修改PL端的逻辑代码，插入个性化算法应用。其中LibIIO API功能架构如下图图6所示。 ● PS 端32bit 1GB 容量 DDR3 存储 ● PS端RS232接口 ● PS端USB接口 ● PS端1路 10-100-1000 Mbps Ethernet (RGMII​) 网络接口 ● PS端QSPI flash 存储 ● PS端 SD卡，Emmc存储 ● PL端64bit 2GB 容量DDR3 存储 ● PL端扩展HDMI 输出实现视频显示应用 ● PL端扩展16路 I/O， 4个LED指示灯 ● PL端扩展1路10G SFP+光线接口 板卡模拟接口： ● 双接收：RX1、RX2；双发送：TX1、TX2；外部本振接口：EXT_LO；外部时钟参考：REF_CLK_IN ● 集成12位DAC和ADC的RF 2 × 2收发器 ● TX频段：47 MHz至6.0 GHz ● RX频段：70 MHz至6.0 GHz ● 支持TDD和FDD操作 ● 可调谐通道带宽：<200 kHz至56 MHz ● 双通道接收器：6路差分或12路单端输入 ● 出色的接收器灵敏度，噪声系数为2 dB (800 MHz LO) ● RX增益控制 实时监控和控制信号用于手动增益 独立的自动增益控制 ● 双发射器：4路差分输出 ● 高线性度宽带发射器 TX EVM：≤−40 dB TX噪声：≤−157 dBm/Hz本底噪声 TX监控器：动态范围≥66 dB，精度=1 dB ● 集成式小数N分频频率合成器 ● 2.4 Hz最大本振(LO)步长 板卡性能指标： 物理特性 ● 尺寸：120x162.4mm； ● 工作温度：工业级 -40℃～ +85℃。     图6 LibIIO API功能架构图       AD9361设备树及驱动 SPI访问，AD，DA访问。           如上，2,3步骤 构建ZYNQ-7000 SOC内Ubuntu软件运行环境。镜像文件包括u-boot、内核、设备树以及文件系统。       参考网页：       IIO Oscilloscope [Analog Devices Wiki]       软件执行：               数据输出，输出支持单频率，多频和任意波形