卫星数据链开发平台设计方案：522-基于AD9988的四通道1G带宽卫星数据链开发平台
一、卫星数据链综
卫星通信是卫星互联网的重要应用之一，主要指通过或借助卫星进行数据通信，可广泛应用于移动用户、远程操作、及相关前沿应用领域。卫星通信产业链主要涵盖卫星制造、运载发射与地面设备等基础设施建设，及其运营服务。
商业航天卫星市场*（主要为低成本近地轨道卫星）快速扩张，现已成为市场发展的驱动力，与之形成对比的是限制多、成本高、海拔高的地球同步轨道(geo)卫星。随着这些市场变化的出现，主要的问题之一是需要多少辐射加固。如今，大批量商业航天市场不能承担成本较高、要求严格、耐辐射，并且符合航天标准的“传统”芯片、元件和设备，并且通常也不需要。
基于1g带宽的卫星数据链是未来6g移动通信的核心技术，以adi公司ad9988为基础的射频收发平台， 完美解决了 sub-6g 的通信问题，以 transceiver 为基础可以向上扩频到 x, ka .ku 频段，以下先讲解 ka 频段卫星通信解决方案。采用 ad9986的接收机和发射机卫星通信系统，整个方案 sub-6g 模块可以固定，只需要切换射频前端就能实现不同频段的扩频通信。
该方案推动商业航天卫星产业发展
● 更低的发射成本
● 体积更小、重量更轻、价格更加低廉的航天器
● 对现代ic技术和新功能的需求
● 对近地轨道任务和更大卫星群的重视
● 需要缩短产品上市时间
二、fmcj469-基于ad9988的四路4 gsps@ 12 bit,四路12 gsps@16 位4t4r 射频fmc子卡
2.1 产品详情
用户指南介绍了 ad9081-fmca-ebz、ad9082-fmca-ebz、ad9986-fmcb-ebz 和 ad9988-fmcb-ebz 评估板，它们提供操作各种模式和配置下的 ad9081、ad9082、ad9986、ad9988 、ad9207、ad9209 或 ad9177 所需的所有支持电路。还介绍了用于与套件接口的应用软件。这些评估板连接到 adi 公司的 ads9-v2ebz，以使用 ace 软件进行评估。
该评估板还可以与 xilinx® 或 intel®的市售现场可编程门阵列 (fpga) 开发板连接。“ad-fmc-sdcard 的使用”部分提供了有关如何使用这些平台来评估 ad9081 或 ad9082 的信息。
ace 软件允许用户在各种模式下设置 mxfe®，以捕获模数转换器(adc) 数据进行分析。dpgdownloaderlite 软件（包含在 ace 安装中）生成矢量，并将其传输到数模转换器 (dac)，然后可以将其发送到频谱分析仪，进行进一步分析。如需了解更多信息，请参阅 ad9081、ad9082、ad9986、ad9988、ad9207、ad9209 或 ad9177 数据手册和 ug-1578（套件用户指南），使用评估板时，必须同时参考用户指南。
优势和特点
● ad9988 的全功能评估板
● 带有分析、控制、评估 (ace) 软件的 pc 控制软件。 由 hmc7044 管理套件和 fpga 时钟提供板载时钟。
● 选择切换到外部直接时钟
2.2 ad9988芯片概述
ad9988 是一款高度集成的套件，具有四个 16 位、12 gsps 最大采样率、rf 数模转换器 (dac) 内核，以及四个 12 位、4 gsps 速率、rf 模数转换器 (adc) 内核。该套件通过 4t4r 配置，支持 4 个变送器通道和 4 个接收器通道。该产品非常适合四天线 tdd 变送器应用，在该应用中，接收器路径可以在接收器和观察模式之间共享。可以配置和切换 gpio 引脚，以支持不同的用户模式，同时保持相位一致性。在 4t4r 配置中，支持的最大射频通道带宽为 1.2 ghz，采样分辨率为 16 位。ad9988具有一个 16 通道 24.75 gbps jesd204c 或 15.5 gbps jesd204b 串行数据端口，其中每个变送/接收链路最多可支持八个通道，还有一个片内时钟乘法器，并具有针对直接面向 rf 射频应用的多频带的数字信号处理能力。
2.21 优势和特点
● 灵活的可重新配置无线电通用平台设计
● 变送器/接收器通道带宽高达 1.2 ghz (4t4r)
● rf dac/rf adc 射频频率范围高达 7.5 ghz
● 具有多芯片同步功能的片内 pll
● 外部 rf 时钟输入选项
● 多种数字特性
● 可选的插值和抽取滤波器
● 可配置的 ddc 和 duc
● 8 个细调复数 duc (fduc) 和 4 个粗调复数 duc (cduc)
● 8 个细调复数 ddc (fddc) 和 4 个粗调复数 ddc (cddc)
● fduc 和 fddc 是可完全置于旁路的
● 每个 duc 或 ddc 都有 2 个独立的 48 位 nco
● 可编程 192 抽头 pfir 滤波器，用于接收均衡
● 支持通过 gpio 加载的 4 种不同的配置文件设置
● 接收 agc 支持
● 用于快速 agc 控制，具有低延迟的快速检测
● 用于缓慢 agc 控制的信号监控器
● 专用 agc 支持引脚
● 发射 dpd 支持
● 每个发送数据路径的可编程延迟和增益
● dpd 观察路径的粗调 ddc 延迟调整
● 支持实数或复数数字数据（8、12 或 16 位）
2.2.2 辅助特性
● 具有可选分频比的 adc 时钟驱动器
● 功率放大器下游保护电路
● 片内温度监控单元
● 可编程 gpio 引脚支持模式间的切换
● tdd 省电选项和共享 adc
● serdes jesd204b 或 jesd204c 接口，16 个通道，速率高达 24.75 gbps
● 8 通道 jesd204b/c 变送器 (jtx) 和 8 通道 jesd204b/c 接收器 (jrx)
● 支持子类 1
● 支持多套件同步
● 15毫米××15毫米、324 球 bga，间距 0.8 毫米
三、523-（zcu102兼容卡）基于 xczu15eg的双 fmc处理板
3.1 板卡概述
本板卡基于xilinx zynq ultrascale+ mpsoc系列soc xczu15eg-ffvb1156架构，ps端搭载一组64-bit ddr4，容量32gb，最高可稳定运行在2400mt/s，1路usb3.0接口、1路千兆网络接口、1路dp接口，2路rs232,2路can接口。板卡具有自控上电顺序，支持多种启动模式，如nor flash启动，emmc启动，sd卡启动等。pl端接一组64-bit ddr4，容量32gb，最高可稳定运行在2400mt/s；接双fmc连接器，1组连接8个gth，la，ha，hb总线，1组连接8个gth，la总线。另有2路40g qsfp光纤接口。设计满足工业级要求，可用于高速信号处理、车载雷达信号处理等领域。实物如图所示：
图 1：zu15eg板卡实物图
图 2:zu15eg板卡原理框图
3.2 技术指标
● ps端挂载一簇ddr4，数据位宽64-bit，容量32gb，最高可稳定运行在2400mt/s；
● ps端挂载两片qspi x4 norflash，每片容量512mb，用于系统配置程序存储；
● ps端挂载挂一片emmc，64gb容量，可用于系统配置程序存储；
● ps端外挂sd卡接口，最大支持搜索8192个文件数，可用于系统配置程序存储；
● ps端外接display port接口，支持display port 1.2a协议标准，仅支持对外输出；
● ps端外接一路千兆以太网接口，支持10/100/1000mbps速率传输；
● ps端外接一路usb3.0接口，最大速率可达5gbps；
● pl端挂载一片spi接口的dataflash，容量16mb，可用于存储系统参数信息；
● pl端通过spi外接两组独立can fd控制器，can fd接口最高速率可达5mbps；
● pl端外接2路qsfp+接口，最高支持40gbps数据传输速率；
● pl端外接2组fmc总线，支持1组8个gth，la，ha，hb总线，另外1组8个gth，la总线；
● 板卡外接两路rs232接口，由ps端uart转出，可用于系统调试及状态信息打印；
● 板卡留有多路用户自定义测试io管脚；
● 板卡留有一组4位用户自定义拨码开关；
● 板卡芯片全部采用工业级芯片；
3.3 软件内容
● ps端qspi加载测试代码；
● ps端emmc加载测试代码；
● ps端sd卡加载测试代码；
● ps端display port接口测试代码；
● ps端usb3.0接口测试代码；
● ps端ddr4读写测试代码；
● ps端千兆网口收发测试代码；
● ps端uart接口读写测试代码；
● pl端spi接口的dataflash读写测试代码；
● pl端qsfp+接口ibert模式测试代码；
● pl端can fd接口测试代码；
● 其它gpio信号连通性测试代码；
3.4 物理特性
● 工作温度：商业级 0℃ ~ +55℃，工业级-40℃~+85℃
● 工作湿度：10%～80%
3.5 供电要求
● 单电源供电，整板最大功耗：30w
● 电压：+12vdc±10%@5a
3.6 应用领域
● 高速信号处理、车载雷达信号处理等。
3.6.1 产品应用
● 无线通信基础设施
● w-cdma、lte、lte-a、大规模多输入多输出（mimo）
● 点对点微波、e 波段和 5g mmwave
● 宽带通信系统
● docsis 3.0+ 电缆调制解调器终端系统 (cmts)
● 通讯测试与测量系统
标签: 车载雷达信号处理 , 卫星通信系统 , 卫星数据链开发平台 , 卫星互联网 , 宽带通信系统
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● fduc 和 fddc 是可完全置于旁路的
● 每个 duc 或 ddc 都有 2 个独立的 48 位 nco
● 可编程 192 抽头 pfir 滤波器，用于接收均衡
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● 接收 agc 支持
● 用于快速 agc 控制，具有低延迟的快速检测
● 用于缓慢 agc 控制的信号监控器
● 专用 agc 支持引脚
● 发射 dpd 支持
● 每个发送数据路径的可编程延迟和增益
● dpd 观察路径的粗调 ddc 延迟调整
● 支持实数或复数数字数据（8、12 或 16 位）
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● 功率放大器下游保护电路
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● 支持子类 1
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图 1：zu15eg板卡实物图
图 2:zu15eg板卡原理框图
3.2 技术指标
● ps端挂载一簇ddr4，数据位宽64-bit，容量32gb，最高可稳定运行在2400mt/s；
● ps端挂载两片qspi x4 norflash，每片容量512mb，用于系统配置程序存储；
● ps端挂载挂一片emmc，64gb容量，可用于系统配置程序存储；
● ps端外挂sd卡接口，最大支持搜索8192个文件数，可用于系统配置程序存储；
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● ps端外接一路千兆以太网接口，支持10/100/1000mbps速率传输；
● ps端外接一路usb3.0接口，最大速率可达5gbps；
● pl端挂载一片spi接口的dataflash，容量16mb，可用于存储系统参数信息；
● pl端通过spi外接两组独立can fd控制器，can fd接口最高速率可达5mbps；
● pl端外接2路qsfp+接口，最高支持40gbps数据传输速率；
● pl端外接2组fmc总线，支持1组8个gth，la，ha，hb总线，另外1组8个gth，la总线；
● 板卡外接两路rs232接口，由ps端uart转出，可用于系统调试及状态信息打印；
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● 板卡留有一组4位用户自定义拨码开关；
● 板卡芯片全部采用工业级芯片；
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● ps端qspi加载测试代码；
● ps端emmc加载测试代码；
● ps端sd卡加载测试代码；
● ps端display port接口测试代码；
● ps端usb3.0接口测试代码；
● ps端ddr4读写测试代码；
● ps端千兆网口收发测试代码；
● ps端uart接口读写测试代码；
● pl端spi接口的dataflash读写测试代码；
● pl端qsfp+接口ibert模式测试代码；
● pl端can fd接口测试代码；
● 其它gpio信号连通性测试代码；
3.4 物理特性
● 工作温度：商业级 0℃ ~ +55℃，工业级-40℃~+85℃
● 工作湿度：10%～80%
3.5 供电要求
● 单电源供电，整板最大功耗：30w
● 电压：+12vdc±10%@5a
3.6 应用领域
● 高速信号处理、车载雷达信号处理等。
3.6.1 产品应用
● 无线通信基础设施
● w-cdma、lte、lte-a、大规模多输入多输出（mimo）
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● 宽带通信系统
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