Muestreo directo de RF con AD9207 en el SoM MPSoC Zynq™ UltraScale+™ de iWave

La demanda de sistemas de adquisición de señales más rápidos, eficientes y flexibles está transformando industrias que van desde las comunicaciones 5G hasta la defensa e imagen médica. Los sistemas RF tradicionales dependen de interfaces analógicas complejas con múltiples etapas de conversión hacia abajo, lo que aumenta la latencia, el costo y la complejidad del diseño.

El muestreo directo por RF cambia este paradigma. Digitalizando señales directamente a frecuencias de varios gigahercios, los ingenieros pueden diseñar plataformas más simples, compactas y reconfigurables. Este enfoque no solo acelera el rendimiento del sistema, sino que también permite arquitecturas definidas por software adaptables a las necesidades cambiantes de las aplicaciones.

Para responder a esta demanda, iWave ha integrado el AD9207 de Analog Devices (un ADC de doble canal, 12 bits y 6 GSPS) en su placa personalizada MPSoC Zynq™ UltraScale+™. Esta potente combinación ofrece digitalización en tiempo real en banda ancha con la flexibilidad del procesamiento basado en FPGA, desbloqueando la innovación en sistemas RF de próxima generación.

AD9207: ADC de alta velocidad para muestreo directo

El AD9207 de Analog Devices fue seleccionado por su capacidad para manejar cargas de trabajo de alta frecuencia y ancho de banda. Características principales:

• Resolución de 12 bits, de doble canal, para excelentes SNR y SFDR
• Tasas de muestreo de hasta 6 GSPS, permitiendo la digitalización directa de señales de hasta 8 GHz
• JESD204B/C con hasta 8 carriles a 25 Gbps cada uno para un rendimiento de datos escalable
• Funciones DSP integradas en el chip, incluyendo convertidores digitales descendentes y filtros programables para aliviar la carga FPGA

Al minimizar las etapas analógicas, el AD9207 permite a los ingenieros construir sistemas RF compactos, precisos y reconfigurables que son tanto más rápidos como más rentables.

Integración fluida con MPSoC Zynq™ UltraScale+™

En el corazón de la plataforma se encuentra la placa personalizada MPSoC Zynq UltraScale+ de iWave, diseñada específicamente para la adquisición de datos a alta velocidad. Aspectos clave de integración incluyen:

• Interfaz JESD204C de alta velocidad: 8 carriles seriales de hasta 25 Gbps cada uno garantizan una transferencia de datos de baja latencia y alto rendimiento.
• Reloj avanzado: El sintetizador de reloj LMK04828 proporciona relojes de referencia de baja vibración para una sincronización precisa entre la lógica ADC y FPGA, que es crítica para sistemas de radar y matriz en fases.
• Disposición optimizada de la placa CI: Un enrutamiento cuidadoso a alta velocidad con control de impedancia y dominios de potencia aislados preserva la integridad de la señal a frecuencias de gigahercios.

Este diseño garantiza que se logre el rendimiento completo del AD9207 aprovechando la flexibilidad de procesamiento del MPSoC Zynq™ UltraScale+™.

Validación y pruebas verificadas

La plataforma integrada fue sometida a una validación rigurosa para garantizar un rendimiento sólido:

1. Configuración del dispositivo: El AD9207 se controlaba a través de su interfaz SPI usando controladores Linux IIO.
2. Verificación de enlace: Se probaron la alineación de carril JESD204C y la sincronización de SYSREF para asegurar la consistencia de fase en doble canal.
3. Captura de señal de prueba: Se aplicaba una señal analógica de 1 GHz como entrada, se tomaban muestras de hasta 6 Gsps y se transmitía a través del enlace JESD204C al FPGA.
4. Procesamiento de datos: Los núcleos IP personalizados JESD204C en la FPGA gestionaban el filtrado, las transformaciones y el almacenamiento de datos.
5. Visualización: Las señales capturadas se visualizaron utilizando el software IIO Oscilloscope de ADI en un PC, validando tanto las formas de onda en el dominio del tiempo (Figura 1) como las salidas FFT (Figura 2).
6. Análisis de rendimiento: Se compararon patrones de prueba internos y fuentes externas para verificar la integridad de la señal, la detección de errores y la optimización del sistema.

Esta validación exhaustiva confirmó que la plataforma está lista para implementarse en entornos reales exigentes.

Figura 1: Salida en el dominio del tiempo del ADC. (Fuente de la imagen: iWave)

Figura 2: Salida FFT. (Fuente de la imagen: iWave)

¿Por qué elegir la plataforma personalizada de iWave?

A diferencia de las placas de evaluación genéricas, la plataforma MPSoC Zynq™ UltraScale+™ + AD9207 de iWave está diseñada para su implementación en producción. Ofrece:

• Soporte escalable para dispositivos (ZU11EG, ZU17EG, ZU19EG)
• Procesamiento heterogéneo potente: Quad Arm Cortex-A53, doble Cortex-R5, GPU Mali
• Arquitectura de memoria resistente: RAM DDR4 de 8 GB con ECC para PS + DDR4 de 4 GB para PL
• Transceptores de alta velocidad: 16 GTY, 32 GTH y 4 carriles GTR para un gran rendimiento RF
• Almacenamiento ampliable: eMMC de hasta 128 GB con E/S versátil

En conjunto, estas características lo hacen ideal para cargas de trabajo RF de alto rendimiento donde la baja latencia y el ancho de banda elevado son críticos.

En iWave, reunimos una amplia experiencia en sistemas FPGA, diseño embebido y procesamiento de señales RF para ayudar a los clientes a acelerar la innovación. La integración del AD9207 en nuestra plataforma personalizada basada en MPSoC Zynq UltraScale+ es un testimonio de nuestra capacidad para diseñar soluciones complejas y de alto rendimiento listas para producción.

Más allá del hardware, iWave también ofrece servicios de personalización, soporte a largo plazo y experiencia en ecosistemas, ayudando a los clientes a adaptar soluciones a sus necesidades únicas, ya sea en los mercados de defensa, telecomunicaciones, médico o automovilístico.

¿Busca más información? Comuníquese con nosotros enviando un correo a mktg@iwave-global.com para descubrir cómo el portafolio MPSoC y FPGA de iWave empodera a los clientes con plataformas flexibles y de alto rendimiento y desarrollo de sistemas en diversos dominios.