軟件定義無線電(Software Defined Radio, SDR)是一種現代無線電廣播通信技術,它采用軟件定義的無線通信協議而非“純硬件電路”實現各種通信和信號采集功能,這種方式打破了有史以來設備的通信功能的實現只能依賴于硬件發展的格局。與模擬電路相比數字電路具有更多的優勢,能夠提供更好的性能比如靈敏度、動態范圍、處理速度和精確度等,現在半導體的發展已經突破了摩爾定律,更多性能強大的半導體器件涌現,我們只需要相對較少的操作就可以實現非常精確的數字信號采集和處理。
Panoradio是一款基于Zedboard和AD9467 ADC器件的SDR設備,具有最大250MHz的采樣帶寬,0—100MHZ還支持信號直接采樣接收,該設備移植了Linux嵌入式操作系統,提供了全面的解調軟件事例。此外Panoradio是一項開源工程,相關設計資料提供下載(下載地址)。
圖1:Panoradio設備內部結構
Panoradio提供了豐富的外設接口,比如HDMI、以太網、音頻插口、USB和編程配置接口等。三個SMA(無線電天線)接口默認為100MHz采樣模式,如上圖所示綠色板卡即為系統核心Zedboard,藍色板卡是AD9467-FMC-250EBZ ADC擴展板卡,最下方是電源和控制電路。金屬包圍前端面板長達70厘米,由于高速的AD轉換操作散熱量大,因此在前面板內部安裝了風扇。
圖2:Panoradio SDR系統設計框架
Panoradio系統的數字信號處理模塊只使用了Zynq Z-7020 SoC器件不到50%的可編程邏輯資源(PL),也意味著它還可以集成更復雜的數字信號處理功能,而且采用的這款Zynq器件還是Zynq系列中資源相對較少的一款。
此外對于信號處理實現FFT(快速傅里葉變換)和通信等功能已經不再是瓶頸,這些都已經有專門的IP核資源可以利用,現在需要解決的是圖形化加速處理和顯示的需求,同時作為半導體行業的領導者Xilinx意識到了這個問題相繼推出了Zynq UltraScale+ MPSoC和Zynq UltraScale+ RFSoC,MPSoC EG和EV系列集成了Mali-400 GPU核,RFSoC則集成了4Gsamples/sec ADC和 6.4Gsamples/sec DAC功能,非常適合SDR應用,相信不久會獲得廣泛的應用。
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原文標題:基于Zedboard的開源軟件定義無線電(SDR)設備:Panoradio!
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