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给大家推荐一个非常好用的AD9361射频FMC板卡

Yi Xianfu 在 2016-1-12 詢問的問題
最後回覆由ADIForum於2016-7-11提供

在做通信的链路验证的时候我们经常会遇到很大的一个问题是:我们该使用什么样的软件无线电硬件平台来验证我们的通信链路。而且经常是熟悉整个硬件平台的使用和底层的接口修改和验证就耗费了大量的时间,我以前也遇到同样的问题,在使用了诸多的软件无线电通信硬件平台后我们团队研发了一款比较好用的硬件平台。在此,我将我这么久的调试经验和这一款板卡推荐给大家,希望对大家有帮助。

我调查了一下越来越多的人在使用一款Analog Device公司生产射频FMC,该FMC板卡是以AD9361为主射频芯片设计的,射频板卡小巧。但是今天我给大家推荐的是一款是我的团队成都定为电子公司http://www.dingwave.com设计研发的一款射频FMC,因为我最早也是使用的AD公司的射频FMC板卡,但是由于最后使用起来比较复杂,接口那些也都不太好用,不利于二次开发。根据调试AD公司的射频FMC板卡所出现的问题,我在此基础上做了很多的改进,帮助大家来使用。下面是我们团队的射频FMC板卡,我们命名为FMC202。意思为22收的射频FMC。可以看到,其设计方案上与AD公司的大致相同,但我根据AD公司板卡的问题做了很多改进的。

FMC202_3.jpg

 

    从板卡的图片可以看到虽然都是使用了该芯片设计的两发两收射频FMC,但是FMC202板卡在发射端增加了两级放大器,这样的发射的功率的线性度都会更好,保证在最大功率输出时也有一个良好的线性度。而接收端也增加了一级外置低噪放,增加了接收增益还减小了噪声系数。使用的是相同的射频芯片,而且外围添加了射频放大器。来看看这个板卡的指标性能吧:

频率范围:70~6000MHz

发射功率:10dBm

本振泄露:-50dBm

镜像抑制:-50dBc

上面就是关键的技术指标,其它的技术指标我就不一一列举了,跟芯片的性能指标基本相同。下面我就来给你们看看实际测试的指标是否真的如此。我们板卡的接口已经在ISEvivado里验证封装好了的,只留给用户数据和时钟接口,用户只需调用接口其它的都不用管,这让影虎少了很多麻烦。而且我们在simulink里也封装了模块,用户还可以使用System Generator环境下进行图形模块化的开发。这里我先生成了一个单音的测试BIT,并下载到板卡上进行测试。我们的通信平台一个最大的亮点是板子下载BIT可以不用JTAG,全部都使用一根网线就可以搞定了。还可以连接交换机,若将多台设备和电脑连接到同一个交换机上就可以由选择性的调试其中的每一个板卡,下载bit和调试板卡都可以靠这根网线和交换机完成。具体的后面我再给大家介绍,现在我们还是先来看看这个板子的性能到底如何吧。

测试的工程生成也是我想给大家推荐的,我们的硬件平台可以simulink里面图形化开发,我也越来越喜欢在这里做链路开发了。看看我的单音测试工程吧,只需要拖一个DDS模块和他们FMC板卡的接口模块,接收端拖一个chipscope模块,最后一连线就OK了,很方便。

SIM.jpg

还有一个可能大家比较关心的就是AD9361的配置问题,在最早研发时我也向AD要过配置软件,但是他们不提供,没办法我只能根据器件手册所写的自己开发配置软件了。全英文文档阅读起来虽然没啥问题,但就是速度太慢了,经过不断的努力研究和迭代,我的配置软件已经非常稳定了,而且现在我对AD9361的每个寄存器可以说都非常熟悉,脑海里可以记清楚这些配置的地址。好了,废话不多说,来看看我们的配置软件吧。

FMC202_CONFIG.jpg

除了给留给用户的必要参数外,其它的杂七杂八的我都给用户配置好了,我个人觉得AD公司那个配置界面太乱来,而且好多用户都不是经常用的。所以我就把那些都在后台给用户弄好,为大家省去了很多的麻烦。

我的板子还有一大特点是,我对每个板卡在全频段内都做了出厂校准和均衡,可以保证在全频段内的配置参数和最大发射功率都保持一致。特别是大家比较关心的两个指标镜像抑制和本振泄露,我都是做了校准的。

现在大家来看看我的调试平台吧,一个小机箱放在桌面上就行了,是不是发现连JTAG都没有了呢。只要一根网线连电脑就可以完成所有的下载BIT和调试工作,是不是感觉方便了很多了呢?

USDR.jpg

测试时我用的是1MHz的单音,发射频率为1GHz,因为我们经常使用的就是这个频段,所以我就用这个频点测试。发射功率最大11dBm,发射本振和镜像都在-60dBm左右,旁边虽然有一个杂散在-50dBm还是满足标称指标的,经过我的反复测试发现这个是芯片内部DA的非线性产生的。

fmc202_test.jpg

单音测试结束了,不知道应用到链路里面怎么样。这里我接直接演示一个难度比较高点的链路,就用的16QAM来给大家看看这个板子的收发性能到底如何,由于16QAM的调制阶数比较高,我的链路的多径做的不是太好,所以通信距离只有几米远。我想按照测试的这个发射功率和性能的话,只要多径和信道估计做的好距离可以拉的更远,我还在继续改进我的链路。

16qam2.jpg16qam.jpg

从上图可以看到,发射频谱和接收的星座图效果都很不错,后面我们还用这个链路进行了语音和视频的业务通信。星座图的绘制软件和接口模块我们都是提供给用户的,可以很大程度的方便用户调试。用户只是连线就可以在PC端看到接收的星座图非常的方便。而且我们推出了simulink里使用图形模块来开发链路的平台,使以前的文字代码转变到了图形模块上开发,开发速度比以前更快,要求的人员更少。下一次我将给大家介绍如何使用他们的软硬件平台实现图形化的通信链路快速开发验证。

結果