原创 【新品解读】直采+异构,看 RFSoC FPGA 开发板 AXW49 如何应对射频信号处理高要求

2025-3-13 09:27 35 0 分类: FPGA/CPLD

在追求更快、更稳的无线通信路上,传统射频架构深陷带宽-功耗-成本的“不可能三角”:带宽每翻倍,系统复杂度与功耗增幅远超线性增长。传统方案通过“分立式功放+多级变频链路+JESD204B 接口”的组合试图平衡性能与成本,却难以满足实时性严苛的超大规模 MIMO 通信等场景需求。


在此背景下,AXW49 射频开发板以“直采+异构”重构射频范式:


基于 AMD Zynq UltraScale+™ RFSoC Gen3XCZU49DR 芯片的 16 通道 14 位 2.5GSPS ADC 与 16 通道 14 位 9.85GSPS DAC,实现全数字域直接射频采样,消除 JESD204B 接口延迟;


通过集成 Kontron X86 COME 模块,构建“FPGA 实时+ARM 控制+X86 协议栈处理”的三级流水线,为高性能射频信号处理/实时嵌入式系统/高速数据存储场景提供“超密度、零妥协”的优化方案。



-核心优势-


直接射频采样

简化信号链,突破带宽限制


通过集成 ADC/DAC 实现直接射频采样,消除传统模拟混频与 JESD204B 接口,减少模拟链路层级,降低系统延迟与功耗。


异构计算 FPGA+ARM+X86

全栈低延迟处理


AXW49 融合三类计算单元,实现从实时信号处理到智能决策的全栈加速:


  • FPGA 实时层(PL端)16 通道并行处理:支持数字上下变频(DUC/DDC)、FFT/FIR滤波,时延低至微秒级,满足 5G 波束赋形、雷达脉冲压缩等场景需求。
  • ARM 控制层(APU/RPU)四核 Cortex-A53(APU)运行Linux,处理协议栈、设备管理;双核 Cortex-R5(RPU)运行实时操作系统(RTOS),实现硬实时控制。
  • X86 协处理层(Kontron 模块)通过高速接口与 FPGA 互联,执行大数据量后处理。


高密度扩展

面向未来系统的弹性架构  


- 通道密度:单板 16 路 ADC/DAC 同步采样,支持多板级联,适用于相控阵雷达与 Massive MIMO 基站;

- 数据吞吐:双 100Gbps QSFP28 光口+DDR4+NVMe SSD 分级存储,实现海量数据实时流盘;

- 部署灵活:板载 M.2、SD 卡及多路千兆以太网,灵活适配边缘计算、工业现场与实验室研发。 



-硬件配置速览-

主控芯片

基于 AMD Zynq UltraScale+ RFSoC Gen3 XCZU49DR,集成可编程逻辑(PL)、四核 ARM Cortex-A53 应用处理单元(APU)、双核 ARM Cortex-R5 实时处理单元(RPU)。

扩展 Kontron X86 COME 协处理模块,与 FPGA 协同,增强通用计算与协议处理能力。



射频前端

16 通道 14 位 2.5GSPS ADC+16 通道 14 位 9.85GSPS DAC:直接射频采样,支持宽频信号捕获。

采用高性能微型 RF 连接器 190-0108-AAD1,确保信号完整性。



存储系统

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

存储扩展:1×M.2 NVMe、1×SD卡、嵌入式存储芯片(通过板对板连接器扩展)。


通信与扩展接口

高速光口:2×100 Gbps QSFP28 光口

通用接口:USB3.0(PS 端+U21 扩展)、双千兆以太网(PS/PL 各 1 路)。

扩展接口:通过 U21 连接器扩展 USB3.0、RJ45、视频接口。



-典型应用场景-

▲ 5G 通信

Massive MIMO 基站:16 通道实时波束赋形,可实现显著的占板面积及功耗减少

▲ 雷达信号处理

满足更大的应用需求,在预警场景下实现低时延收发,获得最佳响应时间。 

▲ 卫星与仪器测试

利用直接 RF 采样、高灵活、可重构逻辑及软件可编程性,为信号生成和信号分析构建高速度的多功能仪器。


作者: ALINX, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-4101305.html

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