超帶寬MIMO通信測試系統(tǒng)

基于光纖接口的超帶寬MIMO通信測試系統(tǒng)可以完成4路寬帶信號收發(fā)(兩對IQ信號）測試，并進(jìn)行基于FPGA的實(shí)時數(shù)據(jù)處理的目的。其中AD通道采樣率為10bit,1.25GS/s, DA通道為14bit, 1.5GS/s,。

采集模板規(guī)格：

每個模塊集成4通道10bit 1.25GSPS ADC采集。

同時支持兩對IQ信號輸入,，采用交流差分藕合輸入方式。

每個模塊集成4通道14bit 1.5GSPS DAC采集。

同時支持兩對IQ信號輸出，采用交流差分藕合輸出方式,。

板載超低抖動時鐘發(fā)生器，時鐘模塊可以靈活更換,，適應(yīng)不同采樣率需求,。

支持外部10MHz參考時鐘輸入,，支持1pps參考輸入,。

支持同步校準(zhǔn)輸入。

采用Xilinx V6 FPGA作為數(shù)據(jù)收發(fā)控制,。

板載2GB采集緩沖存儲器,。

16對SFP光纖收發(fā)模塊，每對支持6.125Gbps傳輸速率,，支持Xilinx AURORA協(xié)議,。

附加17個用戶自定義IO，支持2.5V LVTTL或LVCMOS電平,。

附加25對LVDS通過高速連接器,。

4線SPI接口，兼容3.3V電平,。

單12VDC供電,，功耗約20W。

外形尺寸：能安裝在標(biāo)準(zhǔn)19寸2U機(jī)箱中,。

同步模板規(guī)格：

同步采集校準(zhǔn)系統(tǒng),。

統(tǒng)一的基準(zhǔn)時鐘和觸發(fā)信號分發(fā)。

模擬校準(zhǔn)信號輸出,。

上位主控計(jì)算機(jī),，通過SPI設(shè)置參數(shù)。

采集模板實(shí)現(xiàn)框圖如下：

ADC規(guī)格如下：

ADC型號：EV10AQ190A

ADC輸出位數(shù)：10bit,，4通道采樣率1.25GSPS

模擬帶寬：LF~2GHz

輸入阻抗：100歐（差分）,，AC藕合

輸入形式：SMA，差分輸入

滿量程輸入幅度：500mVpp

DAC規(guī)格如下：

DAC型號：DAC34SH84

DAC輸出位數(shù)：16bit，4通道采樣率1.5GSPS

輸出阻抗：100歐（差分端）,，AC藕合

輸入形式：SMA,，差分輸出

滿量程輸出幅度：500mVpp（單端），1Vpp（差分）

具有同步觸發(fā)和外參考時鐘輸入的采集時鐘模塊：

該模塊為單獨(dú)一個PCB子板,，可以方便更換,。當(dāng)更換為不同VCO型號時，可以支持靈活的輸出采樣時鐘,，覆蓋2.5GHz~到1080MHz（時鐘時采樣率的2倍）,。

擴(kuò)展IO：

1．DIO

17個
兼容2.5V LVTTL和LVCMOS
連接器：單排2.54mm通用連接器。
排列如下：

2．高速LVDS輸入輸出

數(shù)量25對

LVDS速度1.25Gbps

連接器：高密度連接器帶連接電纜

3．SPI接口

定義為4線SPI,，S_CLK,、S_DIN、S_DOUT,、S_EN,。

3.3V TTL電平。

連接器：8pin 2.54mm連接器,。

4．狀態(tài)LED

4個LED直接連接到FPGA上用于顯示,。

同步模塊：

產(chǎn)生同步四個采集模塊的基準(zhǔn)時鐘和同步信號

同步校準(zhǔn)信號發(fā)生

通過自動調(diào)節(jié)芯片內(nèi)部的延遲來達(dá)到輸出時鐘和參考時鐘的相位一致性。

沒有進(jìn)行zero delay補(bǔ)償?shù)臅r鐘輸入/輸出相位誤差約為664ps,，這個誤差是一個范圍,，可能在0-644ps中隨機(jī)出現(xiàn)！經(jīng)過zero delay補(bǔ)償?shù)南辔徽`差如下圖：

關(guān)于秒脈沖同步控制：

GPS同步模塊由以下部分組成：

GPS接收模塊：輸出1pps秒脈沖

本機(jī)恒溫晶體：輸出10MHz

時鐘馴服模塊：根據(jù)GPS輸出的1pps信號,，同步每個采集模塊的本地恒溫晶體,；同時產(chǎn)生1s頻率的

同步時鐘信號。

保障在GPS衛(wèi)星短時間失鎖情況下仍然能維持同步穩(wěn)定

采集間模塊同步機(jī)制：

同步原理如下圖所示：

同步機(jī)制在采集模塊FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn),，采用兩種方式實(shí)現(xiàn)同步：

時間戳模式：驅(qū)動時鐘為采集時鐘,，頻率1.25GHz，FPGA2/4分頻處理,，當(dāng)有觸發(fā)事件時,，鎖存時間戳計(jì)數(shù)器，將該計(jì)數(shù)器值同ADC數(shù)據(jù)值上傳服務(wù)器,。GPS同步模塊輸出的同步脈沖負(fù)責(zé)每秒為計(jì)數(shù)器清除一次,，保證各個采集模塊的計(jì)數(shù)器同步。如果各個采集模塊是同時滿足觸發(fā)條件的,，此時各個通道的計(jì)數(shù)器值應(yīng)該相等,。

絕對時間記錄模式：觸發(fā)脈沖輸出到GPS絕對時間計(jì)數(shù)器中；當(dāng)絕對時間計(jì)數(shù)器檢測到上升沿,，鎖定絕對時間計(jì)數(shù)器,，然后通過總線形式讀取當(dāng)前時間,，同ADC采集數(shù)據(jù)上傳主機(jī)。

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