基于ZYNQ+ ADRV9009 频谱监测接收机设计与实现

mr.zhu

]多片高速 ADC 组成宽频带监测方案在宽带频谱监测的场景下，必须严格每片 ADC 的输入参考时钟同相位、等幅度、等倾斜率 ；还要确保各片 ADC 的前端射频链路完全一致性以及 ADC 的输出数字信号到 FPGA 接口要完全等长。即使在各片 ADC 的参考输入时钟和 ADC 前后端链路完全一样情况下，各片 ADC 芯片内部的锁相环也会产生随机抖动。因此，监测回来的频谱信号就会含有杂散和谐波等，无法观测到实际的真实频谱信号。而且该方案系统硬件设计指标要求非常高，体积也会明显大得多。

另外一种快速扫频监测方案，需要用到超高速的ADC 芯片，来进行快速切换频点来回扫描监测。当被监测的信号跳变速度超过这种高速 ADC 的切换速度，就监测不到信号。因此该方案监测频谱信号受限，再者这种高端 ADC 都是禁运。

基于上述两种方案的缺陷，现采用 ADI 的最新业界带宽最宽、最高性能的集成式收发器 ADRV9009 芯片来实现宽频带频谱监测。ADRV9009 内部集成两路16bit 的 ADC，具有两个独立接收通道，每个接收通道具有宽动态范围的独立宽带200MHz ；两路14bit 的 DAC，发射最大带宽是450MHz ；两路观测通道 ORX，ADC 位数16bit，接收最大带宽450MHz。ADRV9009 可调谐输入输出范围75MHz–6000MHz，并且快速调频时间在100ms 内完成一次跳频。数据接口采用业界主流的高速串行JESD204B 数据传输接口与 FPGA 对接。

基于XC7Z100+ADRV9009的双收双发无线电射频板卡

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一、板卡概述

基于XC7Z100+ADRV9009的双收双发无线电射频板卡是基于Xilinx ZYNQ FPGA和ADI的无线收发芯片ADRV9009开发的专用功能板卡，用于5G小基站，无线图传，数据收发等领域。

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二、板卡原理及功能

    板卡使用XC7Z100 作为主处理器，包含Dual ARM Cortex-A9核处理器的嵌入式处理，PS端32bit 1GB容量DDR3存储，1路RS232接口，1路USB接口1路10-100-1000网络接口，PS端QSPI flash存储，PS端SD卡，Emmc存储；PL端64bit 2GB容量DDR3存储，PL端扩展HDMI 输出实现视频显示应用，PL端扩展9路I/O，4个LED指示灯。

    PL端外扩ADRV9009芯片，ADRV9009是一款高集成度射频(RF)、捷变收发器，提供双通道发射器和接收器、集成式频率合成器以及数字信号处理功能。这款IC具备多样化的高性能和低功耗组合，FMC子卡为2路输入，2路输出的射频收发卡，配合FPGA工作满足3G、4G和5G宏蜂窝时分双工(TDD)基站应用要求。

板卡数字接口：

· PS 端32bit 1GB 容量 DDR3 存储

· PS端RS232接口

· PS端USB接口

· PS端1路 10-100-1000 Mbps Ethernet (RGMII​) 网络接口

· PS端QSPI flash 存储

· PS端 SD卡，Emmc存储

· PL端64bit 2GB 容量DDR3 存储

· PL端扩展HDMI 输出实现视频显示应用

· PL端扩展16路 I/O， 4个LED指示灯

· PL端扩展1路10G SFP+光线接口

板卡模拟接口：

· 双接收：RX1、RX2

· 双发送：TX1、TX2

· 外部本振接口：EXT_LO

· 外部时钟参考：REF_CLK_IN

板卡性能指标：

	No.	Items	Specifications	Remark
Tx	1	Frequency	100~6000MHz
	2	Bandwidth	Up to 450 MHz	Tx real-time bandwidth, tunable
	3	Transmission Power	17dBm	100~6000MHz, CW
	4	EVM	<0.7%
	5	Gain Control Range	32dB
	6	Gain Step	0.05 dB
	7	ACLR	< -64dBc	@0dBm output
	8	Spurious	60dBc
	9	SSB Suppression	65dBc
	10	LO Suppression	70dBc
	11	DAC Sample Rate (max)	122.88MS/s
	12	DAC Resolution	14bits
Rx	1	Frequency	100~6000MHz
	2	Bandwidth	8 to 200 MHz	real-time bandwidth, tunable
	3	Sensitivity:	-93dBm@20MHz	Noise Figure <3dB
	4	EVM	<1.5%	@ -30dBm input
	5	Gain Control Range	61.5dB	Including 30dB of ADRV9009 inside
	6	Gain Step	0.5dB
	7	Rx Alias Band Rejection	80dB	Due to digital filters
	8	Noise Figure	<3dB	Maximum RX gain
	9	IIP3 (@ typ NF)	-25dBm
	10	ADC Sample Rate (max)	122.88 MS/s
	11	ADC Resolution	16bits
	12	ADC Wideband SFDR	78dBc
	1	Voltage	3.3V& 12V
	2	ON/OFF TIME	<6uS	TDD model
	3	Duplexing Model	TDD
	4	Power Consumptions	<6W

物理特性

· 尺寸：100x162.4mm；

· 工作温度：工业级 -40℃～ +85℃。

三、软件系统

参考ADI的整体软件架构：

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AD9009设备树及驱动 SPI访问，AD，DA访问

驱动文件https://wiki.analog.com/resources/tools-software/linux-drivers/iio-transceiver/adrv9009

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AD采集1.2G波形：

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DA  输出设置1.2G及波形：

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