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【新品解讀】直采+異構(gòu),看 RFSoC FPGA 開發(fā)板 AXW49 如何應(yīng)對(duì)射頻信號(hào)處理高要求

2025-03-12

在追求更快、更穩(wěn)的無線通信路上,傳統(tǒng)射頻架構(gòu)深陷帶寬-功耗-成本的“不可能三角”:帶寬每翻倍,系統(tǒng)復(fù)雜度與功耗增幅遠(yuǎn)超線性增長(zhǎng)。傳統(tǒng)方案通過“分立式功放+多級(jí)變頻鏈路+JESD204B 接口”的組合試圖平衡性能與成本,卻難以滿足實(shí)時(shí)性嚴(yán)苛的超大規(guī)模 MIMO 通信等場(chǎng)景需求。 


在此背景下,AXW49 射頻開發(fā)板以“直采+異構(gòu)”重構(gòu)射頻范式:


基于 AMD Zynq UltraScale+? RFSoC Gen3 XCZU49DR 芯片的 16 通道 14 位 2.5GSPS ADC 與 16 通道 14 位 9.85GSPS DAC,實(shí)現(xiàn)全數(shù)字域直接射頻采樣,消除 JESD204B 接口延遲;


通過集成 Kontron X86 COME 模塊,構(gòu)建“FPGA 實(shí)時(shí)+ARM 控制+X86 協(xié)議棧處理”的三級(jí)流水線,為高性能射頻信號(hào)處理/實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)/高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)場(chǎng)景提供“超密度、零妥協(xié)”的優(yōu)化方案。


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-核心優(yōu)勢(shì)-



直接射頻采樣

簡(jiǎn)化信號(hào)鏈,突破帶寬限制


通過集成 ADC/DAC 實(shí)現(xiàn)直接射頻采樣,消除傳統(tǒng)模擬混頻與 JESD204B 接口,減少模擬鏈路層級(jí),降低系統(tǒng)延遲與功耗。



異構(gòu)計(jì)算 FPGA+ARM+X86

全棧低延遲處理


AXW49 融合三類計(jì)算單元,實(shí)現(xiàn)從實(shí)時(shí)信號(hào)處理到智能決策的全棧加速:


  • FPGA 實(shí)時(shí)層(PL端)

    16 通道并行處理:支持?jǐn)?shù)字上下變頻(DUC/DDC)、FFT/FIR濾波,時(shí)延低至微秒級(jí),滿足 5G 波束賦形、雷達(dá)脈沖壓縮等場(chǎng)景需求。

  • ARM 控制層(APU/RPU)

    四核 Cortex-A53(APU)運(yùn)行Linux,處理協(xié)議棧、設(shè)備管理;

    雙核 Cortex-R5(RPU)運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS),實(shí)現(xiàn)硬實(shí)時(shí)控制。

  • X86 協(xié)處理層(Kontron 模塊)

    通過高速接口與 FPGA 互聯(lián),執(zhí)行大數(shù)據(jù)量后處理。



高密度擴(kuò)展

面向未來系統(tǒng)的彈性架構(gòu)  


- 通道密度:?jiǎn)伟?16 路 ADC/DAC 同步采樣,支持多板級(jí)聯(lián),適用于相控陣?yán)走_(dá)與 Massive MIMO 基站; 

- 數(shù)據(jù)吞吐:雙 100Gbps QSFP28 光口+DDR4+NVMe SSD 分級(jí)存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)流盤;

- 部署靈活:板載 M.2、SD 卡及多路千兆以太網(wǎng),靈活適配邊緣計(jì)算、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)室研發(fā)。  



-硬件配置速覽-

主控芯片


基于 AMD Zynq UltraScale+ RFSoC Gen3 XCZU49DR,集成可編程邏輯(PL)、四核 ARM Cortex-A53 應(yīng)用處理單元(APU)、雙核 ARM Cortex-R5 實(shí)時(shí)處理單元(RPU)。


擴(kuò)展 Kontron X86 COME 協(xié)處理模塊,與 FPGA 協(xié)同,增強(qiáng)通用計(jì)算與協(xié)議處理能力。


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射頻前端


16 通道 14 位 2.5GSPS ADC+16 通道 14 位 9.85GSPS DAC直接射頻采樣,支持寬頻信號(hào)捕獲。

采用高性能微型 RF 連接器 190-0108-AAD1,確保信號(hào)完整性。


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存儲(chǔ)系統(tǒng)


內(nèi)存配置:8×DDR4(PS/PL 各 4)、2×1Gb QSPI Flash。

存儲(chǔ)擴(kuò)展:1×M.2 NVMe、1×SD卡、嵌入式存儲(chǔ)芯片(通過板對(duì)板連接器擴(kuò)展)。


通信與擴(kuò)展接口


高速光口:2×100 Gbps QSFP28 光口

通用接口USB3.0(PS 端+U21 擴(kuò)展)、雙千兆以太網(wǎng)(PS/PL 各 1 路)。

擴(kuò)展接口:通過 U21 連接器擴(kuò)展 USB3.0、RJ45、視頻接口。


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-典型應(yīng)用場(chǎng)景-


▲ 5G 通信

Massive MIMO 基站:16 通道實(shí)時(shí)波束賦形,可實(shí)現(xiàn)顯著的占板面積及功耗減少


▲ 雷達(dá)信號(hào)處理

滿足更大的應(yīng)用需求,在預(yù)警場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)低時(shí)延收發(fā),獲得最佳響應(yīng)時(shí)間。 

▲ 衛(wèi)星與儀器測(cè)試

利用直接 RF 采樣、高靈活、可重構(gòu)邏輯及軟件可編程性,為信號(hào)生成和信號(hào)分析構(gòu)建高速度的多功能儀器。



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