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板卡标识码 :05XC7Z93610365
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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:

  • ● 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:
  •  

    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

     

    • 物理特性
    • ● 尺寸:120x162.4mm;
    • ● 工作温度:工业级 -40℃~ +85℃。

    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。

     

     
    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:
          https://wiki.analog.com/resources/tools-software/linux-software/iio_oscilloscope
          软件执行:

     

     

     

     

     

          数据输出,输出支持单频率,多频和任意波形