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LW-X440 PRO 高性能软件无线电平台
30 MHz–6 GHz 中频范围 · 8 发 8 收 · 单/双通道 1.6 GHz 最大带宽 · 14 位 ADC/DAC · Xilinx Zynq UltraScale+ RFSoC ZU48DR
产品简介
LW-X440 PRO 是武汉珞光电子全新升级的高性能软件无线电平台。作为 X440 的进阶版本,该设备核心升级为 Xilinx XCZU48DR FPGA 芯片,在保留原有射频直采架构优势的基础上实现了处理能力与系统性能的全面突破。设备具备 8 个发射和 8 个接收通道,支持 30 MHz 至 6 GHz 的中频范围,在单/双通道模式下可实现 1.6 GHz 最大带宽,8 通道模式下每通道保持 400 MHz 带宽,配备 14 位 ADC 和 14 位 DAC 可实现高达 5 GSps 的采样率。
架构上 LW-X440 PRO 采用射频直采架构,直接通过 Xilinx RFSoC 集成的 ADC/DAC 对射频信号采样,省去传统超外差架构的混频器和中频电路,减少信号链噪声和失真。主控采用异构处理架构,集成 ARM Cortex-A53 四核处理器与 Cortex-R5 双核实时处理器,搭配 UltraScale+ 可编程逻辑资源;板载三组 DDR4 内存模块(PS 4 GB 64 bit、PL 2×4 GB 64 bit,工作速率 2400 MT/s),满足高带宽、低延迟的数据吞吐需求。
其卓越的相位相干特性可实现单机内部通道相位稳定性 < 1° RMS、多设备之间通道相位稳定性 < 2° RMS,是 5G/6G 大规模 MIMO 系统、先进波束成形、精准测向、相控阵雷达和电子战系统等高要求应用的理想解决方案,可为用户提供从研发验证到实际部署的全方位支持。
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核心参数
• 通道配置:8 个发射通道、8 个接收通道,支持任意采样率
• 中频频率范围:30 MHz–6 GHz(中频频率和带宽的组合受奈奎斯特区和间隙影响)
• 瞬时带宽:1 或 2 通道最大 1.6 GHz;8 通道每通道最大 400 MHz
• 采样率:高达 5 GSps(射频直采架构),整机总瞬时带宽 3.2 GHz
• ADC/DAC 分辨率:14 位 ADC、14 位 DAC
• 主芯片:Xilinx Zynq UltraScale+ RFSoC ZU48DR,内置四核 ARM 处理器
• 数据传输接口:2 × QSFP28(10/100 GbE、Aurora)+ 1 个 PCIe Gen3 x8 接口
• 相位相干性:单台设备内部通道 < 1° RMS;多台设备之间通道 < 2° RMS
• 同步与时钟:板载 GPSDO、10 MHz / PPS 参考输入、外部中频(IF)参考信号输入
• 软件支持:UHD、RFNoC(FPGA 可编程框架)、GNU Radio、LabVIEW
• 整机形态:半宽 RU,28.5 × 22.2 × 4.4 cm,重量 2.8 kg,供电 12 V DC / 最大 16 A
架构与特性
射频直采架构与超大瞬时带宽
• LW-X440 PRO 在架构上与大多数 USRP 不同,采用直接采样架构,直接通过 Xilinx RFSoC 集成的 ADC/DAC 对射频信号采样,省去传统超外差架构的混频器和中频电路,减少信号链噪声和失真。
• 板载 Xilinx RFSoC 能够以 5 GSps 的速度进行采样,为整个设备提供 3.2 GHz 的总瞬时带宽;单通道或双通道方案每通道高达 1.6 GHz,8 通道时每通道 400 MHz。通道分配带宽与其它 USRP 型号相比显著增加,非常适合宽带雷达和 EW 应用。
• 高精度 ADC/DAC:XCZU48DR 相比 XCZU28DR(LW-X440)具有更高性能的 ADC/DAC —— 14 位 ADC(对比 12 位)与更高采样率(ADC 5 GSPS 对比 4.096 GSPS,DAC 9.85 GSPS 对比 6.554 GSPS),为 5G 毫米波、高分辨率雷达等高性能应用提供更强的信号处理能力。
高性能基带:ZU48DR RFSoC 与三组 DDR4
• 基于 Xilinx Zynq UltraScale+ ZU48DR RFSoC 芯片构建,采用异构处理架构,集成 ARM Cortex-A53 四核处理器和 Cortex-R5 双核实时处理器,搭配 UltraScale+ 可编程逻辑资源,实现高效多线程处理与定制化功能。
• 紧密集成设计将高速 ADC、DAC、处理系统和可编程逻辑集成于同一芯片,减少外部组件使用,降低系统复杂度与功耗,提高可靠性和性能。
• 配备三组 DDR4 内存模块,其中两组用于可编程逻辑(PL),一组用于处理器系统(PS):板载 PS DDR4 为 4 GB 64 bit,PL DDR4 为 2 × 4 GB 64 bit,工作速率 2400 MT/s。
相位稳定性与多机相参
• 单设备内通道:相位稳定性 < 1° RMS。设备通过共享采样时钟实现跨通道的相位相干性,是测向、雷达研究和原型设计等应用的理想选择。
• 多设备间级联:相位稳定性 < 2° RMS。可通过精确的时钟对齐实现多设备间的相位相干,适用于大规模相控阵雷达系统或分布式电子战系统。
高速数据传输与丰富调试接口
• 大数据传输能力:面向 5G+、6G 海量数据研究的需求,LW-X440 PRO 提供两个支持 100 GbE 的 QSFP28 接口,通过它们实现高速数据流传输。
• 每个 QSFP28 接口包含 4 通道,单通道速率最高 25 Gbps,单接口总带宽最高 100 Gbps。
• 丰富的调试接口:包括 2 个 12 通道的 GPIO 接口、JTAG、1GbE 以太网口和 Type C USB 主机接口。
支持频率扩展(可选模块)
• 24G 变频模块:LW-X440 PRO 扩频选件,6–24 GHz,2 通道
• 44G 变频模块:LW-X440 PRO 扩频选件,24–44 GHz,2 通道
• 毫米波扩展模块可将中频信号升频到毫米波频段,帮助用户快速组建毫米波系统,支持面向未来 6G 标准的技术探索与验证。
正面板接口定义
• DB 0 / DB 1(射频接口):各提供 RX 与 TX/RX 两类通道,均为 50 Ω 阻抗的 MMPX(母头)接口
• SYNC IN:采用 MMPX(母头)接口,用于接收外部输入的中频(IF)参考信号,为四个 ADC 提供同步时钟源,确保多通道间的相干采集;支持输入频率最高至 1.3 GHz,最高输入功率 +15 dBm
• GPIO 0 / GPIO 1:采用 HDMI 接口,每个接口可独立配置 1.8 V(默认)/ 2.5 V / 3.3 V 输出电压
背面板接口定义
• iPass + zHD:PCIe Gen3 x8 接口,提供与主机 PC 的 PCIe 连接,该接口仅支持二次开发
• QSFP28:2 个 QSFP28 接口(10/100 GbE)
• SMA 接口:GPS ANT(GPS 天线接口)、REF IN(参考时钟输入端口,最大输入功率 15 dBm)、PPS IN(PPS 输入端口)、TRIG IN/OUT(触发输入/输出端口)
• POWER:外部直流电源接口,支持 12 V、16 A 输入
• CONSOLE JTAG:USB Type-C 接口,用于连接主机与设备 FPGA 进行开发和调试
• USB to PS:USB Type-C 2.0 接口,可将外设(如 USB 大容量存储设备)连接至处理系统(PS)
• ETHERNET:10/100/1000M RJ45 以太网接口,与板载 PS 系统连接,支持 SSH 方式连接 PS
• 指示灯:设备配备四组指示灯 —— LED 0(处理器运行状态)、LED 1(FPGA 程序加载状态)、LED 2(存储活动状态)和 PWR 电源指示灯(含正常/错误/待机三种供电状态)
典型应用
• 5G/6G 通信研究:Massive MIMO 原型验证 —— 8 通道相位相干(< 1° RMS)支持大规模天线阵列测试;毫米波与太赫兹通信 —— 配合毫米波扩展模块可扩展至 5G FR2 频段
• 雷达与测向:高分辨率雷达满足其宽带宽要求;测向应用受益于其卓越的相位稳定性精度
• 卫星通信:地面站与卫星链路仿真、多通道相控阵天线测试
• 电子战(EW):频谱监测与信号情报、干扰与抗干扰
• 频谱监测:宽瞬时带宽下的宽带信号搜索与记录
• MIMO 测试:多通道相参采集与波束成形验证
资源下载
本页技术指标整理自上述官方资料,实际配置以厂商最新规格书为准。
详细指标请见 LW-X440 PRO 详细指标页。
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