太速科技-基于XC7Z100+AD9361的双收双发无线电射频板卡

news2024/9/26 21:14:39

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