前言
ADI公司繼AD9361之后又發布了AD9371射頻集成芯片，從該集成芯片的器件手冊上我們可以看到，AD9371的功能和射頻性能上都比AD9361好，且接收最大帶寬可達100MHz，發射帶寬最大可達250MHz，增加了監測通道和偵測通道。該芯片的性能和功能上優勢可以應用到MIMO通信、信號監測、頻譜分析、數據采集等眾多領域。但是改芯片實際應用性能究竟如何？如何將該芯片的優勢好好的使用起來？今天我就以其中一個實際應用——多通道寬帶同步采集系統為大家展示如何將射頻集成芯片AD9371應用起來。
一、 摘要
本文為大家介紹了一種由寬帶射頻子卡FMC205和數字基帶板卡USDR_U3構成的多通道寬帶同步采集系統方案。FMC205是定為公司采用射頻集成芯片AD9371研發的一款寬帶射頻前端FMC子卡，每個FMC205擁有兩個發射通道和兩個接收通道。USDR_U3是以6U CPCI標准設計的基帶板卡，該板卡上擁有兩塊K7 325T FPGA和三個FMC插槽可供用戶使用。
本方案使用兩塊FMC205和兩塊USDR_U3構成了一個4通道的同步信號采集系統。每個FMC205插在一個U3板卡FMC插槽上構成一個兩通道寬帶射頻采集卡，再將兩塊U3插入到一個CPCI機箱內，並通過U3的另一個FMC插槽提供同步時鍾和觸發信號，這樣兩個兩通道的信號采集卡就構成了一個4通道的同步采集系統。最后通過電腦端的數據采集控制軟件和分析軟件就可以將數據采集並上傳到PC端進行觀察和分析。
通過本文所述系統方案，用戶可以快速實現多通道寬帶同步采集系統的搭建。從而加速無線信號采集、頻譜監測、分布式定位及測向等領域的開發速度。
關鍵字：AD9371 Kintex-7 多通道 同步采集
二、 需求背景
多通道寬帶同步采集系統在通信行業有着很重要的地位，不僅瞬時帶寬寬，而且要求多個通道同時采樣時通道間時延小。這樣的多通道寬帶同步采集系統可以應用到數據采集、頻譜監測、側向、定位等多個領域當中。
三、 原理及框圖
該多通道寬帶同步采集系統使用2片AD9371作為4路射頻前端采集，使用兩片XILINX Kintex-7 325T作為數據處理中心。通過AD9371采集到的4路信號，經過Kintex-7處理后緩存在DDR3中，然后通過網口將數據發送到PC端。
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四、 系統實現
硬件實現
該系統有2塊接收前端FMC205板卡，2塊數字信號處理U3板卡，以及1台適配該系統的采集分析顯示軟件的PC。
首先利用2塊FMC205接收前端構成4路接收采集通道，采集300MHz~6GHz的頻段內的有用信號，通過U3數字信號處理板卡將采集下來的信號整理后發送到PC端，在PC端通過對原始數字信號進行時域以及頻域的分析顯示，此系統中PC具有雙網口功能通過2根網線與2塊U3連接，通過發送同步采樣命令使得2塊搭載FMC205的U3進行同步采樣。
2. 軟件實現
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a) 數據采集軟件
下圖為該系統的信號采集軟件，通過此軟件可以將FMC205接收前端的模擬信號以數字的方式采集下來存放到指定路徑。
a) 信號處理顯示軟件
下圖為該系統的信號處理顯示軟件，通過此軟件可以將信號采集軟件生成的BIN文件進行分析顯示時域和頻域波形。
a) FMC205配置軟件
下圖為FMC205的配置軟件，通過此軟甲可以對FMC205的射頻參數進行配置。
五、 系統實測及評估
測試平台搭建
該系統平台搭建按照下圖所示，准備好一個標准CPCI機箱，2塊搭載FMC205的U3處理平台，還需要在U3上插上DDR3內存條，將2根網線分別連接到U3與PC端，然后在FMC205接收通道連接上4根射頻線到信號源上，在PC端准備好所需的FMC205配置軟件、信號采集軟件、信號處理顯示軟件。
測試步驟
- 開機CPCI機箱電源
- 加載系統配置的FPGA代碼
- 等待FMC205狀態指示，通過FMC205配置軟件配置射頻參數
- 通過信號采集軟件采集所需要的信號
- 通過信號處理顯示軟件顯示采集到的信號
- 觀察采集下的信號
測試分析
** **通過實測該系統很好的完成了4路接收通道同步采集信號，具有100MHz的接收帶寬以及300MHz~6GHz接收頻段。
系統指標
六、 總結
通過對該系統采集的4路信號進行分析得出，很好的達到同步采集的要求。通過使用基於AD9371設計的FMC205板卡作為采集前端可以將300MHz至6GHz頻段的信號采集下來，而且在不需要連接外部接收放大器的情況下就可以接收-100dBm左右的小信號，極大的減少了硬件搭建的調試時間。在該系統中的U3數字板卡以及FMC205射頻板卡都是基於可重構的思想設計，可以快速的堆疊搭建6通道8通道或者更多的通道采集。在后續的功能擴展上可以將發射通道利用起來搭建一個多通道的任意射頻信號發生器，以及利用4路收發通道構建4*4MIMO。