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NI Ettus USRP X440 软件无线电

news 2025/8/2 0:28:47

NI Ettus USRP X440 软件无线电

带宽最宽、通道密度最高的USRP SDR

Ettus USRP X440软件无线电采用了与大多数 SDR 截然不同的架构。X440 采用直接采样技术，并通过平衡器耦合访问板载 Xilinx Zynq UltraScale+ RFSoC 上的 ADC 和 DAC。因此，该设备非常适合用作中频收发器，连接到外部前端，用于卫星通信 (SATCOM) 原型设计、SATCOM 地面站部署以及毫米波或亚太赫兹 6G 研究等应用。

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由于架构的变化，X440 的上限频率低于 USRP 的通常频率。USRP X440 可以直接采样高达 4 GHz。然而，通过平衡-不平衡耦合电路接入 RFSoC 意味着它非常适合连接外部上变频器和/或下变频器，从而将频率范围扩展到软件无线电通常可达到的极限。由于 RFSoC 每通道采样率高达 2 GSps，这相当于 1.6 GHz 的瞬时带宽——这对于 USRP 设备来说，再次是带宽的巨大飞跃。此外，由于设备内部没有射频前端电路，USRP X440 能够利用 RFSoC 的全部八个发射和接收通道，从而在 USRP 平台上实现了最高的通道密度。
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无射频电路的另一个优势是可以相对轻松地使通道实现相位相干。在许多射频应用中，相位相干是通过跨通道共享本振 (LO) 来实现的。然而，由于 X440 不包含 LO，因此无需共享 LO。因此，同步基于采样，并通过跨通道对齐时钟来实现。这使得 X440 能够在同一设备中实现小于 1° RMS 的跨通道相位稳定度。即使扩展到多个设备，相位稳定度也只能达到小于 2° RMS。具体值会因主时钟频率而异，因此请参阅设备规格了解更多信息。

USRP X440 提供的高带宽为设备数据传输带来了新的挑战。由于每通道最高采样率为 2 GSps，相当于每个数据流双向 8 GB/s 或 64 Gbit/s。当整个设备聚合到 4 GSps 时，总计 128 Gbit/s。为了在设备上传输如此大量的数据，需要高速链路。由于数据量超过了单个 100 GbE 链路的吞吐量，因此需要使用两个 QSFP 端口通过双 100 GbE 链路传输数据。USRP X440 与 USRP X410 共享背板设计，但需要注意的是，X440 不支持在 UHD 中使用 PCI Express 端口。

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USRP X440 采用与 USRP X410 相同的基于 FPGA 的 RFSoC——Xilinx Zynq UltraScale+ ZU28DR。与其他 USRP 型号相比，这款 RFSoC 的信号处理能力显著提升，并集成了可用于独立嵌入式操作的四核 ARM 处理器。USRP X440 支持射频片上网络 (RFNoC)，这是一种开源处理工具，允许将代码划分到 FPGA 和 CPU 处理节点上。这加速了信号处理开发流程，RFNoC 包含用于 FFT 和 FIR 滤波器等常见功能的模块。可以通过硬件描述语言 (HDL) 添加自定义 IP 模块。