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【新品解讀】直采+異構,看 RFSoC FPGA 開發板 AXW49 如何應對射頻信號處理高要求

2025-03-12

在追求更快、更穩的無線通信路上,傳統射頻架構深陷帶寬-功耗-成本的“不可能三角”:帶寬每翻倍,系統復雜度與功耗增幅遠超線性增長。傳統方案通過“分立式功放+多級變頻鏈路+JESD204B 接口”的組合試圖平衡性能與成本,卻難以滿足實時性嚴苛的超大規模 MIMO 通信等場景需求。 


在此背景下,AXW49 射頻開發板以“直采+異構”重構射頻范式:


基于 AMD Zynq UltraScale+? RFSoC Gen3 XCZU49DR 芯片的 16 通道 14 位 2.5GSPS ADC 與 16 通道 14 位 9.85GSPS DAC,實現全數字域直接射頻采樣,消除 JESD204B 接口延遲;


通過集成 Kontron X86 COME 模塊,構建“FPGA 實時+ARM 控制+X86 協議棧處理”的三級流水線,為高性能射頻信號處理/實時嵌入式系統/高速數據存儲場景提供“超密度、零妥協”的優化方案。


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-核心優勢-



直接射頻采樣

簡化信號鏈,突破帶寬限制


通過集成 ADC/DAC 實現直接射頻采樣,消除傳統模擬混頻與 JESD204B 接口,減少模擬鏈路層級,降低系統延遲與功耗。



異構計算 FPGA+ARM+X86

全棧低延遲處理


AXW49 融合三類計算單元,實現從實時信號處理到智能決策的全棧加速:


  • FPGA 實時層(PL端)

    16 通道并行處理:支持數字上下變頻(DUC/DDC)、FFT/FIR濾波,時延低至微秒級,滿足 5G 波束賦形、雷達脈沖壓縮等場景需求。

  • ARM 控制層(APU/RPU)

    四核 Cortex-A53(APU)運行Linux,處理協議棧、設備管理;

    雙核 Cortex-R5(RPU)運行實時操作系統(RTOS),實現硬實時控制。

  • X86 協處理層(Kontron 模塊)

    通過高速接口與 FPGA 互聯,執行大數據量后處理。



高密度擴展

面向未來系統的彈性架構  


- 通道密度:單板 16 路 ADC/DAC 同步采樣,支持多板級聯,適用于相控陣雷達與 Massive MIMO 基站; 

- 數據吞吐:雙 100Gbps QSFP28 光口+DDR4+NVMe SSD 分級存儲,實現海量數據實時流盤;

- 部署靈活:板載 M.2、SD 卡及多路千兆以太網,靈活適配邊緣計算、工業現場與實驗室研發。  



-硬件配置速覽-

主控芯片


基于 AMD Zynq UltraScale+ RFSoC Gen3 XCZU49DR,集成可編程邏輯(PL)、四核 ARM Cortex-A53 應用處理單元(APU)、雙核 ARM Cortex-R5 實時處理單元(RPU)。


擴展 Kontron X86 COME 協處理模塊,與 FPGA 協同,增強通用計算與協議處理能力。


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射頻前端


16 通道 14 位 2.5GSPS ADC+16 通道 14 位 9.85GSPS DAC直接射頻采樣,支持寬頻信號捕獲。

采用高性能微型 RF 連接器 190-0108-AAD1,確保信號完整性。


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存儲系統


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

存儲擴展:1×M.2 NVMe、1×SD卡、嵌入式存儲芯片(通過板對板連接器擴展)。


通信與擴展接口


高速光口:2×100 Gbps QSFP28 光口

通用接口USB3.0(PS 端+U21 擴展)、雙千兆以太網(PS/PL 各 1 路)。

擴展接口:通過 U21 連接器擴展 USB3.0、RJ45、視頻接口。


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-典型應用場景-


▲ 5G 通信

Massive MIMO 基站:16 通道實時波束賦形,可實現顯著的占板面積及功耗減少


▲ 雷達信號處理

滿足更大的應用需求,在預警場景下實現低時延收發,獲得最佳響應時間。 

▲ 衛星與儀器測試

利用直接 RF 采樣、高靈活、可重構邏輯及軟件可編程性,為信號生成和信號分析構建高速度的多功能儀器。



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