衛星數據鏈開(kāi)發(fā)平臺設計方案：522-基于A(yíng)D9988的四通道1G帶寬衛星數據鏈開(kāi)發(fā)平臺

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基于A(yíng)D9988的四通道1G帶寬衛星數據鏈開(kāi)發(fā)平臺


一、衛星數據鏈綜
      衛星通信是衛星互聯(lián)網(wǎng)的重要應用之一，主要指通過(guò)或借助衛星進(jìn)行數據通信，可廣泛應用于移動(dòng)用戶(hù)、遠程操作、及相關(guān)前沿應用領(lǐng)域。衛星通信產(chǎn)業(yè)鏈主要涵蓋衛星制造、運載發(fā)射與地面設備等基礎設施建設，及其運營(yíng)服務(wù)。

      商業(yè)航天衛星市場(chǎng)*（主要為低成本近地軌道衛星）快速擴張，現已成為市場(chǎng)發(fā)展的驅動(dòng)力，與之形成對比的是限制多、成本高、海拔高的地球同步軌道(GEO)衛星。隨著(zhù)這些市場(chǎng)變化的出現，主要的問(wèn)題之一是需要多少輻射加固。如今，大批量商業(yè)航天市場(chǎng)不能承擔成本較高、要求嚴格、耐輻射，并且符合航天標準的“傳統”芯片、元件和設備，并且通常也不需要。

      基于1G帶寬的衛星數據鏈是未來(lái)6G移動(dòng)通信的核心技術(shù)，以ADI公司AD9988為基礎的射頻收發(fā)平臺， 完美解決了 Sub-6G 的通信問(wèn)題，以 Transceiver 為基礎可以向上擴頻到 X, KA .KU 頻段，以下先講解 KA 頻段衛星通信解決方案。采用 AD9986的接收機和發(fā)射機衛星通信系統，整個(gè)方案 Sub-6G 模塊可以固定，只需要切換射頻前端就能實(shí)現不同頻段的擴頻通信。

      該方案推動(dòng)商業(yè)航天衛星產(chǎn)業(yè)發(fā)展

●  更低的發(fā)射成本

●  體積更小、重量更輕、價(jià)格更加低廉的航天器

●  對現代IC技術(shù)和新功能的需求

●  對近地軌道任務(wù)和更大衛星群的重視

●  需要縮短產(chǎn)品上市時(shí)間

二、FMCJ469-基于A(yíng)D9988的四路4 GSPS@ 12 bit,四路12 GSPS@16 位4T4R 射頻FMC子卡

   

2.1 產(chǎn)品詳情

      用戶(hù)指南介紹了 AD9081-FMCA-EBZ、AD9082-FMCA-EBZ、AD9986-FMCB-EBZ 和 AD9988-FMCB-EBZ 評估板，它們提供操作各種模式和配置下的 AD9081、AD9082、AD9986、AD9988 、AD9207、AD9209 或 AD9177 所需的所有支持電路。還介紹了用于與套件接口的應用軟件。這些評估板連接到 ADI 公司的 ADS9-V2EBZ，以使用 ACE 軟件進(jìn)行評估。

      該評估板還可以與 Xilinx® 或 Intel®的市售現場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA) 開(kāi)發(fā)板連接�！癆D-FMC-SDCARD 的使用”部分提供了有關(guān)如何使用這些平臺來(lái)評估 AD9081 或 AD9082 的信息。

      ACE 軟件允許用戶(hù)在各種模式下設置 MxFE®，以捕獲模數轉換器(ADC) 數據進(jìn)行分析。DPGDownloaderLite 軟件（包含在 ACE 安裝中）生成矢量，并將其傳輸到數模轉換器 (DAC)，然后可以將其發(fā)送到頻譜分析儀，進(jìn)行進(jìn)一步分析。如需了解更多信息，請參閱 AD9081、AD9082、AD9986、AD9988、AD9207、AD9209 或 AD9177 數據手冊和 UG-1578（套件用戶(hù)指南），使用評估板時(shí)，必須同時(shí)參考用戶(hù)指南。

優(yōu)勢和特點(diǎn)

●  AD9988 的全功能評估板

●  帶有分析、控制、評估 (ACE) 軟件的 PC 控制軟件。 由 HMC7044 管理套件和 FPGA 時(shí)鐘提供板載時(shí)鐘。

●  選擇切換到外部直接時(shí)鐘

2.2 AD9988芯片概述

      AD9988 是一款高度集成的套件，具有四個(gè) 16 位、12 GSPS 最大采樣率、RF 數模轉換器 (DAC) 內核，以及四個(gè) 12 位、4 GSPS 速率、RF 模數轉換器 (ADC) 內核。該套件通過(guò) 4T4R 配置，支持 4 個(gè)變送器通道和 4 個(gè)接收器通道。該產(chǎn)品非常適合四天線(xiàn) TDD 變送器應用，在該應用中，接收器路徑可以在接收器和觀(guān)察模式之間共享�？梢耘渲煤颓袚Q GPIO 引腳，以支持不同的用戶(hù)模式，同時(shí)保持相位一致性。在 4T4R 配置中，支持的最大射頻通道帶寬為 1.2 GHz，采樣分辨率為 16 位。AD9988具有一個(gè) 16 通道 24.75 Gbps JESD204C 或 15.5 Gbps JESD204B 串行數據端口，其中每個(gè)變送/接收鏈路最多可支持八個(gè)通道，還有一個(gè)片內時(shí)鐘乘法器，并具有針對直接面向 RF 射頻應用的多頻帶的數字信號處理能力。



2.21 優(yōu)勢和特點(diǎn)

●  靈活的可重新配置無(wú)線(xiàn)電通用平臺設計

●  變送器/接收器通道帶寬高達 1.2 GHz (4T4R)

●  RF DAC/RF ADC 射頻頻率范圍高達 7.5 GHz

●  具有多芯片同步功能的片內 PLL

●  外部 RF 時(shí)鐘輸入選項

●  多種數字特性

●  可選的插值和抽取濾波器

●  可配置的 DDC 和 DUC

●  8 個(gè)細調復數 DUC (FDUC) 和 4 個(gè)粗調復數 DUC (CDUC)

●  8 個(gè)細調復數 DDC (FDDC) 和 4 個(gè)粗調復數 DDC (CDDC)

●  FDUC 和 FDDC 是可完全置于旁路的

●  每個(gè) DUC 或 DDC 都有 2 個(gè)獨立的 48 位 NCO

●  可編程 192 抽頭 PFIR 濾波器，用于接收均衡

●  支持通過(guò) GPIO 加載的 4 種不同的配置文件設置

●  接收 AGC 支持

●  用于快速 AGC 控制，具有低延遲的快速檢測

●  用于緩慢 AGC 控制的信號監控器

●  專(zhuān)用 AGC 支持引腳

●  發(fā)射 DPD 支持

●  每個(gè)發(fā)送數據路徑的可編程延遲和增益

●  DPD 觀(guān)察路徑的粗調 DDC 延遲調整

●  支持實(shí)數或復數數字數據（8、12 或 16 位）

2.2.2 輔助特性

●  具有可選分頻比的 ADC 時(shí)鐘驅動(dòng)器

●  功率放大器下游保護電路

●  片內溫度監控單元

●  可編程 GPIO 引腳支持模式間的切換

●  TDD 省電選項和共享 ADC

●  SERDES JESD204B 或 JESD204C 接口，16 個(gè)通道，速率高達 24.75 Gbps

●  8 通道 JESD204B/C 變送器 (JTx) 和 8 通道 JESD204B/C 接收器 (JRx)

●  支持子類(lèi) 1

●  支持多套件同步

●  15毫米××15毫米、324 球 BGA，間距 0.8 毫米

三、523-（ZCU102兼容卡）基于 XCZU15EG的雙 FMC處理板

3.1 板卡概述

      本板卡基于Xilinx Zynq Ultrascale+ MPSOC系列SOC XCZU15EG-FFVB1156架構，PS端搭載一組64-bit DDR4，容量32Gb，最高可穩定運行在2400MT/s，1路USB3.0接口、1路千兆網(wǎng)絡(luò )接口、1路DP接口，2路RS232,2路Can接口。板卡具有自控上電順序，支持多種啟動(dòng)模式，如Nor Flash啟動(dòng)，EMMC啟動(dòng)，SD卡啟動(dòng)等。PL端接一組64-bit DDR4，容量32Gb，最高可穩定運行在2400MT/s；接雙FMC連接器，1組連接8個(gè)GTH，LA，HA，HB總線(xiàn)，1組連接8個(gè)GTH，LA總線(xiàn)。另有2路40G QSFP光纖接口。設計滿(mǎn)足工業(yè)級要求，可用于高速信號處理、車(chē)載雷達信號處理等領(lǐng)域。實(shí)物如圖所示：



圖 1：ZU15EG板卡實(shí)物圖


圖 2:ZU15EG板卡原理框圖



3.2 技術(shù)指標

●  PS端掛載一簇DDR4，數據位寬64-bit，容量32Gb，最高可穩定運行在2400MT/s；

●  PS端掛載兩片QSPI x4 NorFlash，每片容量512Mb，用于系統配置程序存儲；

●  PS端掛載掛一片EMMC，64Gb容量，可用于系統配置程序存儲；

●  PS端外掛SD卡接口，最大支持搜索8192個(gè)文件數，可用于系統配置程序存儲；

●  PS端外接Display Port接口，支持Display Port 1.2a協(xié)議標準，僅支持對外輸出；

●  PS端外接一路千兆以太網(wǎng)接口，支持10/100/1000Mbps速率傳輸；

●  PS端外接一路USB3.0接口，最大速率可達5Gbps；

●  PL端掛載一片SPI接口的DataFlash，容量16Mb，可用于存儲系統參數信息；

●  PL端通過(guò)SPI外接兩組獨立CAN FD控制器，CAN FD接口最高速率可達5Mbps；

●  PL端外接2路Q(chēng)SFP+接口，最高支持40Gbps數據傳輸速率；

●  PL端外接2組FMC總線(xiàn)，支持1組8個(gè)GTH，LA，HA，HB總線(xiàn)，另外1組8個(gè)GTH，LA總線(xiàn)；

●  板卡外接兩路RS232接口，由PS端UART轉出，可用于系統調試及狀態(tài)信息打��；

●  板卡留有多路用戶(hù)自定義測試IO管腳；

●  板卡留有一組4位用戶(hù)自定義撥碼開(kāi)關(guān)；

●  板卡芯片全部采用工業(yè)級芯片；

3.3 軟件內容

●  PS端QSPI加載測試代碼；

●  PS端EMMC加載測試代碼；

●  PS端SD卡加載測試代碼；

●  PS端Display Port接口測試代碼；

●  PS端USB3.0接口測試代碼；

●  PS端DDR4讀寫(xiě)測試代碼；

●  PS端千兆網(wǎng)口收發(fā)測試代碼；

●  PS端UART接口讀寫(xiě)測試代碼；

●  PL端SPI接口的DataFlash讀寫(xiě)測試代碼；

●  PL端QSFP+接口ibert模式測試代碼；

●  PL端CAN FD接口測試代碼；

●  其它GPIO信號連通性測試代碼；

3.4 物理特性

●  工作溫度：商業(yè)級 0℃ ~ +55℃，工業(yè)級-40℃~+85℃

●  工作濕度：10%～80%

3.5 供電要求

●  單電源供電，整板最大功耗：30W

●  電壓：+12VDC±10%@5A

3.6 應用領(lǐng)域

●  高速信號處理、車(chē)載雷達信號處理等。

3.6.1 產(chǎn)品應用

●  無(wú)線(xiàn)通信基礎設施

●  W-CDMA、LTE、LTE-A、大規模多輸入多輸出（MIMO）

●  點(diǎn)對點(diǎn)微波、E 波段和 5G mmWave

●  寬帶通信系統

●  DOCSIS 3.0+ 電纜調制解調器終端系統 (CMTS)

●  通訊測試與測量系統



標簽: 車(chē)載雷達信號處理 , 衛星通信系統 , 衛星數據鏈開(kāi)發(fā)平臺 , 衛星互聯(lián)網(wǎng) , 寬帶通信系統