0引言
随着社会的发展，下一代通信设备对传输容量需求越来越大，并需要对语音、数据、图像和视频的传输和处理，因此对宽带平台的信号带宽和通道数提出了很高的要求。
现阶段的通信平台一般采用超外差和零中频两种架构实现，超外差架构存在不可在线编程、扩展性差、体积大、功耗高等缺陷[1]，零中频架构一般采用最新的捷变频收发器芯片AD3961实现，但是AD9361带宽最高支持56MHz 信号带宽，也不满足宽带通信平台的要求。
综上所述，新一代宽带通信平台必须具备具有多通道、宽频段、高动态范围、轻量化、通用化、硬件可配置、软件即插即用等技术特征。本文提出一种基于集成射频
芯片AD9371和Zynq UltraScale+MPSOC 的下一代多通道宽带通信平台设计方案，可满足新一代宽带通信设备的应用需求，在军民用无线通信领域具有广阔的应用前景。
久字开头的成语1硬件架构
1.1集成射频处理芯片结构
AD9371是一款高集成度的宽带RF 收发器，提供双通道的发射器和接收器、集成式频率合成器、测试和
信号处理功能。AD9371提供FDD 和TDD 应用中的3G/4G 微基站和宏基站设备所需的灵活性能和低功耗组合。该器件的工作频率为300MHz~6000MHz，AD9371
作者简介：苏兆忠(1984-)，男，山东菏泽人，硕士研究生，工程师，从事机载通信电子设备的硬件研发工作，
主要研究方向为高速总线传输、嵌入式系统、数模混合电路设计。怀孕化妆
基于AD9371和Zynq UltraScale+MPSOC 的多通道
宽带通信平台
达拉特之窗
The Multi-Channel Broadband Communication Platform Bad on AD9371and Zynq UltraScale+
MPSOC
苏兆忠(中国西南电子技术研究所，四川成都610036)
Su Zhao-zhong (Southwest China Institute of Electronic Technology,Sichun Chengdu 610036)
摘要：该文分析了多通道宽带通信平台需求和技术特征，提出了一种基于集成射频芯片AD9371和Zyn
q UltraScale+MPSOC 的多通道宽带通信平台解决方案，
详细介绍了集成射频芯片AD9371和Zynq UltraScale+MPSOC 内部组成原理，并且基于该平台进行了QPSK 算法验证，结果表明该平台性能优越，满足下一代宽带通信平台需求。
关键词：宽带通信；集成射频芯片；SoC 芯片中图分类号：TN919.3
文献标识码：A
文章编号：1003-0107(2019)07-0042-05
Abstract:This paper analyzes the requirements and technical characteristics of the multi-channel broadband communication platform,and propos a multi-channel bad on integrated RF chip AD9371and Zynq Ultra-Scale+MPSOC broadband communications platform solutions.It introduces the internal composition principle,and the QPSK algorithm is validated Bad on the platform,the results show that the platform is superior to meet the requirements of next generation multi-channel broadband communication platform.Key words:multi-channel broadband;Integrated RF chip;Zynq UltraScale+MPSOC CLC number:TN919.3
Document code:A
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Article ID ：1003-0107(2019)07-0042-05
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2019年第07期(总第388期)
最高支持100MHz 接收器带宽，此外还支持带宽高达250Mhz 的观测接收器和发送频率合成，能够适应数字校正算法。另外还集成了ADC/DAC 转换器、射频放大
金上京器、模拟滤波器、混频器调制解调器，每个通道还独立集成了自动增益控制(AGC)、直流失调校正、正交校准和数字滤波器电路[2-3]。内部结构框图如图1
所示。
图1AD9371内部结构图
1.2Zynq UltraScale+MP SOC 芯片结构
Zynq UltraScale+MPSOC 为Xilinx 公司推出的MPSoC 芯片，本平台选择XCZU6EG 作为核心处理器。其内部包括PS(ARM)和PL(FPGA)两大部分，相互之间通过片内集成的高速AXI 总线实现高达数Gbps 吞吐率的数据交互，可满足宽带数据交互的要求。PS 部分集成四核
1.3GHz-A53+双核533MHz-R5实时处理器，高性能的A53完全可以胜任宽带处理平台的控制、
协议处理需求，高性能的R5处理器用来处理实时性要求比较高的任务[4]。PS 内部同时集成了多个千兆以太网MAC/SPI 控制器/USB ULPI 接口/I2C 控制器/UART 控制器等资源，原理框图[5]如图2
十字路口的意思所示。
图2Zynq UltraScale+MPSOC 原理框图
1.3基于集成射频芯片和Zynq UltraScale+MPSOC 的多通道宽带通信平台硬件架构
为了满足新一代多通道宽带通信平台的宽频段、高动态范围、轻量化、通用化、硬件可配置、软件即插即用等技术特征，结合AD9371的宽频段、可配置带宽和Zynq UltraScale+MPSOC 的低功耗、小型化和高性能的优势，设计了一种新型的多通道宽带通信平台。该平台以集成射频芯片AD9371和Zynq UltraScale+MPSOC 为核心，由四个硬件电路单元组成，其系统框图如图3所示：
(1)电源处理单元，主要将外部电压转换为系统正常工作所需的电压，如：0.72V，1.2V，1.3V，1.8V，3.3V [6]等；
(2)射频处理单元，主要由两片AD9371芯片和射频模拟电路组成，完成四通道接收和四通道发射的射频信号处理，射频电路完成信号的放大、滤波等处理，AD
9371在接收端将信号进行放大、混频、滤波及A/D 转换等处理，将射频信号转换为数字基带信号；在发送端，将数字基带信号进行数字滤波、D/A 转换、模拟滤波、混频、放大转换为射频信号[1]；
(3)数字基带处理单元，主要由Zynq UltraScale+MPSOC 芯片、LPDDR4芯片、QSPI FLASH、eMMC FLASH 和其他接口芯片组成，完成数字基带信号的调制解调算法，对外接口控制、数据存储等工作；
信息管理
(4)时钟处理单元，主要由时钟芯片AD9528和恒温晶振组成，提供系统工作所需要的时钟频率，并产生同步控制信号，保证两片AD9371和MPSOC 工作在同步模式下。此外，时钟处理单元还支持远端光纤时钟恢复，便于通信系统的近远端同步。
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2019年第07期(总第388
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图3宽带通信硬件平台框图
2算法验证
基于多通道宽带通信平台进行了QPSK 算法测试
验证，验证原理框图如图4
所示。
图4测试验证原理框图
基带MPSOC 的PL 部分完成用户数据收发、QPSK 调制解调、与集成射频收发芯片之间的基带IQ 数据接口，
基带MPSOC 的PS 部分完成控制命令解析、集成射频收发芯片初始化配置与参数控制、SPI 接口实现。集成射频收发芯片主要完成基带数据FIR 滤波、ADC/DAC 变换、模拟基带滤波、上下变频、
越殂代疱射频本振、射频放大。基带MPSOC 中设置QPSK 基带符号速率为60Mbps，成型系数0.35，设置集成射频收发芯片中频频率为3.4GHz，信号带宽为81MHz，通过实时信号分析仪测试发射信号质量，矢量调制误差(EVM)均4.65%，杂散50dBc，性能较好，发射频谱和星座图如图5、
图6所示。
接收测试采用矢量信号源产生，设置基带符号速率为60Mbps，成型系数0.35，经实测解调门限7dB，与理论计算结果吻合。
3结论
本文详细介绍了基于集成射频芯片AD9371和Zynq UltraScale+MPSOC 的多通道宽带通信平台的原理
和设计实现，通过加载QPSK 算法对平台的性能进行了测试验证，验证结果表明该平台性能优越，具备可编程、可重构、射频数字化等技术特征，在宽带通信领域具备良好的应用前景，具有较好的推广应用价值。
参考文献：
[1]覃超.基于集成射频芯片和Zynq SoC 的下一代通信软
件无线电平台[J].电子质量,2017,(7):93-97,108.[2]Analog Devices Inc.Integrated,Dual RF Transceiver with Obrvation Path AD9371[EB/OL].,2016.
[3]Analog Devices Inc.System Delelopment Ur Guide UG-922[EB/OL].,2016.
[4]Xilinx Inc.UltraScale Architecture and Product Overview[EB/OL].,2016.
[5]Lee Hann.详解Zynq UltraScale+MPSoC 无与伦比的低功耗与高灵活性特性.白皮书：Zynq UltraScale+MPSoC,2015.
[6]Xilinx Inc.Zynq UltraScale+MPSoC Data Sheet:DC and AC Switching Characteristics [EB/OL].,2016.
图5发射频谱图图6
星座图
