衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈開發(fā)平臺設(shè)計(jì)方案：522-基于AD9988的四通道1G帶寬衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈開發(fā)平臺

一、衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈綜
衛(wèi)星通信是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用之一，主要指通過或借助衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)用戶、遠(yuǎn)程操作、及相關(guān)前沿應(yīng)用領(lǐng)域。衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈主要涵蓋衛(wèi)星制造、運(yùn)載發(fā)射與地面設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，及其運(yùn)營服務(wù)。

商業(yè)航天衛(wèi)星市場*（主要為低成本近地軌道衛(wèi)星）快速擴(kuò)張，現(xiàn)已成為市場發(fā)展的驅(qū)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(wèi)星。隨著這些市場變化的出現(xiàn)，主要的問題之一是需要多少輻射加固。如今，大批量商業(yè)航天市場不能承擔(dān)成本較高、要求嚴(yán)格、耐輻射，并且符合航天標(biāo)準(zhǔn)的“傳統(tǒng)”芯片、元件和設(shè)備，并且通常也不需要。

基于1G帶寬的衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)俏磥?G移動(dòng)通信的核心技術(shù)，以ADI公司AD9988為基礎(chǔ)的射頻收發(fā)平臺， 完美解決了 Sub-6G 的通信問題，以 Transceiver 為基礎(chǔ)可以向上擴(kuò)頻到 X, KA .KU 頻段，以下先講解 KA 頻段衛(wèi)星通信解決方案。采用 AD9986的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，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(xiàn)不同頻段的擴(kuò)頻通信。

該方案推動(dòng)商業(yè)航天衛(wèi)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(xiàn)代IC技術(shù)和新功能的需求

● 對近地軌道任務(wù)和更大衛(wèi)星群的重視

● 需要縮短產(chǎn)品上市時(shí)間

二、FMCJ469-基于AD9988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(yīng)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(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 開發(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評估 AD9081 或 AD9082 的信息。

ACE 軟件允許用戶在各種模式下設(shè)置 MxFE?，以捕獲模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。DPGDownloaderLite 軟件（包含在 ACE 安裝中）生成矢量，并將其傳輸?shù)?a href="http://www.wenjunhu.com/tags/數(shù)模轉(zhuǎn)換器/" target="_blank">數(shù)模轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)手冊和 UG-1578（套件用戶指南），使用評估板時(shí)，必須同時(shí)參考用戶指南。

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(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 內(nèi)核，以及四個(gè) 12 位、4 GSPS 速率、RF 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 內(nèi)核。該套件通過 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 TDD 變送器應(yīng)用，在該應(yīng)用中，接收器路徑可以在接收器和觀察模式之間共享?？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(shù)據(jù)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(nèi)時(shí)鐘乘法器，并具有針對直接面向 RF 射頻應(yīng)用的多頻帶的數(shù)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線電通用平臺設(shè)計(jì)

● 變送器/接收器通道帶寬高達(dá) 1.2 GHz (4T4R)

● RF DAC/RF ADC 射頻頻率范圍高達(dá) 7.5 GHz

● 具有多芯片同步功能的片內(nèi) PLL

● 外部 RF 時(shí)鐘輸入選項(xiàng)

● 多種數(shù)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(xì)調(diào)復(fù)數(shù) DUC (FDUC) 和 4 個(gè)粗調(diào)復(fù)數(shù) DUC (CDUC)

● 8 個(gè)細(xì)調(diào)復(fù)數(shù) DDC (FDDC) 和 4 個(gè)粗調(diào)復(fù)數(shù) 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(dú)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 GPIO 加載的 4 種不同的配置文件設(shè)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(jiān)控器

● 專用 AGC 支持引腳

● 發(fā)射 DPD 支持

● 每個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)路徑的可編程延遲和增益

● DPD 觀察路徑的粗調(diào) DDC 延遲調(diào)整

● 支持實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（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(qū)動(dòng)器

● 功率放大器下游保護(hù)電路

● 片內(nèi)溫度監(jiān)控單元

● 可編程 GPIO 引腳支持模式間的切換

● TDD 省電選項(xiàng)和共享 ADC

● SERDES JESD204B 或 JESD204C 接口，16 個(gè)通道，速率高達(dá) 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 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(gòu)，PS端搭載一組64-bit DDR4，容量32Gb，最高可穩(wěn)定運(yùn)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(wěn)定運(yùn)行在2400MT/s；接雙FMC連接器，1組連接8個(gè)GTH，LA，HA，HB總線，1組連接8個(gè)GTH，LA總線。另有2路40G QSFP光纖接口。設(shè)計(jì)滿足工業(yè)級要求，可用于高速信號處理、車載雷達(dá)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(biāo)

● PS端掛載一簇DDR4，數(shù)據(jù)位寬64-bit，容量32Gb，最高可穩(wěn)定運(yùn)行在2400MT/s；

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

● PS端掛載掛一片EMMC，64Gb容量，可用于系統(tǒng)配置程序存儲(chǔ)；

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

● PS端外接Display Port接口，支持Display Port 1.2a協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，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(dá)5Gbps；

● PL端掛載一片SPI接口的DataFlash，容量16Mb，可用于存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)信息；

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

● PL端外接2路QSFP+接口，最高支持40Gbps數(shù)據(jù)傳輸速率；

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

● 板卡外接兩路RS232接口，由PS端UART轉(zhuǎn)出，可用于系統(tǒng)調(diào)試及狀態(tài)信息打?。?/p>

● 板卡留有多路用戶自定義測試IO管腳；

● 板卡留有一組4位用戶自定義撥碼開關(guān)；

● 板卡芯片全部采用工業(yè)級芯片；

3.3 軟件內(nèi)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接口讀寫測試代碼；

● PL端SPI接口的DataFlash讀寫測試代碼；

● 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(yīng)用領(lǐng)域

● 高速信號處理、車載雷達(dá)信號處理等。

3.6.1產(chǎn)品應(yīng)用

● 無線通信基礎(chǔ)設(shè)施

● W-CDMA、LTE、LTE-A、大規(guī)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(tǒng)

● DOCSIS 3.0+ 電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng) (CMTS)

● 通訊測試與測量系統(tǒng)

標(biāo)簽: 車載雷達(dá)信號處理 , 衛(wèi)星通信系統(tǒng) , 衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈開發(fā)平臺 , 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng) , 寬帶通信系統(tǒng)

審核編輯 黃宇