Xilinx Spartan-6 FPGA在頻譜分析儀中的應(yīng)用

頻譜分析儀是一種測(cè)試測(cè)量設(shè)備，主要用于射頻和微波信號(hào)的頻域分析，包括測(cè)量信號(hào)的功率，頻率，失真等。它的性能主要是從實(shí)時(shí)帶寬，動(dòng)態(tài)范圍，靈敏度和功率測(cè)量準(zhǔn)確度等四個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)。那么這么高的性能需要什么樣的電路才能完成呢？我們已經(jīng)迫不及待的想要拆開一臺(tái)頻譜分析儀來(lái)一探究竟啦！

我們找來(lái)了Siglent公司的SSA3032X頻譜分析儀，如圖.1所示，經(jīng)過(guò)一番的拆解我們得到了如圖.2所示的電路板。從圖.2我們可以知道圖.1所示的光譜儀的內(nèi)在部件，其中就有Xilinx公司的Spartan-6 LX45 FPGA，根據(jù)FPGA在板子之中的位置我們可以知道，F(xiàn)PGA是用來(lái)實(shí)時(shí)控制SA的模擬信號(hào)片段，并且進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)行儀器的圖像處理和2014*600像素的LCD控制，顯示和處理儀器的前表盤的控制面板功能選項(xiàng)?？偟膩?lái)說(shuō)，F(xiàn)PGA作為頻譜分析儀的實(shí)時(shí)控制器，和板上TI Sitara公司的微處理器一同工作，其中微處理器是基于ARM Cortex-A8 IP核的微處理器。這兩個(gè)硬件芯片支持了頻譜分析儀能夠處理從9KHz到3.2GHz的信號(hào)，在10kHz的抵消相位噪聲下顯示的平均噪聲水平在-161dBm/Hz，整體的放大精度小于0.7dB，1Hz的最小分辨率帶寬。（圖.1 Siglent SSA3032X 9KHz-3.2GHz 頻譜分析儀和信號(hào)跟蹤發(fā)生器）

圖.2 Siglent SSA3032型號(hào)內(nèi)有Xilinx Spartan-6 FPGA進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制

打破沙鍋問(wèn)到底！為什么Spartan-6 FPGA能夠完美勝任這么多的功能呢？原來(lái)這款FPGA支持較多種的接口協(xié)議，有著較低的邏輯到引腳比率，較小的封裝，內(nèi)部還有MicroBlaze? 軟核處理器，支持800Mb/s的DDR3內(nèi)存，支持多種I/O協(xié)議（支持超過(guò)40種的I/O協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)），支持8個(gè)低功耗的3.2G/s的串行傳輸，提供1.2V核電壓和1.0V核電壓的選擇，bibernate省電模式下能實(shí)現(xiàn)零功耗，采用45nm的工藝，能夠支持Windows和Linux下的ISE設(shè)計(jì)軟件包，能夠讓用戶使用Xilinx集成的開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)快速的設(shè)計(jì)。另外，不僅在頻譜分析儀中，此款FPGA在全高清智能數(shù)字標(biāo)識(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，車聯(lián)網(wǎng)，高分辨率的視頻和圖像處理等方面也得到了廣泛的應(yīng)用，在很多的高性能設(shè)備中都能見到它的身影。

頻譜分析儀的性能主要是從實(shí)時(shí)帶寬，動(dòng)態(tài)范圍，靈敏度和功率測(cè)量準(zhǔn)確度等幾個(gè)方面來(lái)來(lái)體現(xiàn)，對(duì)快速變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理需要FPGA和微處理器的搭配。Xilinx FPGA支持豐富的接口協(xié)議，為不同種類儀器和產(chǎn)品的開發(fā)提供了便利，在高清視頻的處理，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理等方面產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程中，Xilinx FPGA提供了多種高性能低功耗的器件。