基于国产RF-FPGA宽带射频采集卡

随着现代科技的发展，我们常见的雷达系统的架构也在时刻发生变化，比如我们常见的超外差、射频直采等等；回想起下海搬砖的时光，小编摸过Xilinx的RFSOC的性能，不得不说，确实有点东西，那以后的一段时间里，觉得要是国产能有这样的产品多是一件美事呀！

最近我跟朋友在交流技术的时候，他给我提到了一家公司的产品，翻开手册一看，这TM不就是我期待已久的全国产宽带射频采集卡。

耐数电子近日推出了一款多通道宽带射频信号采集和播放板卡CSA-2T6R，它具有标准PCI Express规格，6路最大5Gsps 14bit ADC，2路最大6.5Gsps 14bit ADC，内外参考时钟和触发，2组512Mx64bit DDR4高速缓存，X16 Gen3 PCIe总线，大规模可编程逻辑单元。

更令人激动的不单是它顶尖的性能，更在于它是全国产的：不论是核心芯片还是周边电路，都基于国产元器件设计。

CSA-2T6R采用一颗全新的国产RF-FPGA芯片。该芯片采用FinFET工艺，将通用FPGA逻辑资源与多通道高速ADC/DAC片上集成在一起，可以满足微波雷达、激光雷达、通讯、测试测量、量子计算机多种应用场景需求，且迎合了系统集成化、单板小型化、低功耗、低延时、高性能高吞吐、低成本的应用演进需求。 单片RF-FPGA包含10路5Gsps/2.5Gsps的14bit ADC和8路6.5Gsps的14bit DAC。模拟带宽可达5GHz，可实现L和S波段射频信号的数字直采直播。FPGA资源包含86万个逻辑单元、70Mb存储器资源、2280个DSP模块和20个SuperDSP矩阵乘法阵列模块。在先进核心器件的加持下，CSA-2T6R实现了极高的单板性能：6路高至5GHz的射频信号直采和2路射频信号直播，DDR4存储器带宽高达40GB/s，PCIe总线接口带宽达到16GB/s。

除了超高的核心指标和显而易见的高集成度，高端RF-FPGA还给CSA-2T6R带来了很多额外的好处。首先是低功耗，与多颗独立ADC/DAC和FPGA的方案相比，系统运行功耗能节约10多瓦。其次是超低延迟，ADC和DAC与FPGA逻辑的片内紧耦合节约了传统JESD204B片间传输过程，使得模拟信号到数字处理之间的流水传递延迟明显降低。在很多应用场合，例如捷变信号检测、超级近距延迟转发等，低延迟特性都大有用处。

作为数据采集卡，CSA-2T6R可同步采集最多6路RF信号，完成数字下变频处理，正交基带数据存入DDR4缓存并进一步通过PCIe接口DMA送至主机。作为数据播放卡，CSA-2T6R可通过PCIe DMA从主机获取波形数据，存入缓存，再经过数字上变频后播放2路RF信号。充足的FPGA逻辑资源，尤其是SuperDSP矩阵乘法阵列资源，允许用户植入更多的实时处理和实时信号产生算法，扩展出无限的应用可能。

在主机端，CSA-2T6R同时支持Linux和Windows操作系统。具备层次化的软件支持，包括：设备驱动程序、C/C++ API、Python中间层、PyQt图形界面例程。结合耐数电子的RCDWeb管控平台、RCDProcessApp信号处理分析工具和SystemDesignApp系统设计工具，可以快速打通宽带射频信号的采集/播放、预处理、存储和分析/生成的全流程，帮助用户构造各种试验、测试和应用系统。

围绕RF-FPGA芯片的研发令人兴奋和愉悦，在优秀的芯片性能、完善的开发文档以及灵巧的工具链支持下，技术团队实现了原理图和PCB设计一次性成功，并顺利完成了原有基于进口器件的逻辑和软件移植。 以CSA-2T6R诞生为契机，耐数电子正在以高端正向自研芯片为核心的全国产货架化产品路线上持续发力，未来将持续推出多种不同标准板型和配置的产品，覆盖更多的应用场景，为我国科学研究和高科技产业的持续发展添砖加瓦。