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    安诺尼V6实时频谱仪之FPGA技术

    2021-04-28 11:32:38  来源:深圳市拓力智慧科技有限公司
    AARONIA安诺尼实时频谱分析仪SPECTRAN V6-2000X,实时带宽高达160MHz,可扩展到245MHz,双USB 3.0 I/Q数据流接口,传输速率高达784MBytes / s 。SPECTRAN V6-2000X实时频谱仪6GHz扫描时间小于5ms(1THz/s),基于FFT的POI高达97ns,基于I/Q的POI高达10ns。
    实时频谱仪SPECTRAN V6 是安诺尼Aaronia新一代的高性能频谱分析仪,是采用FPGA技术实现FFT(快速傅里叶变换)计算来实现频谱测量的一种新式实时频谱分析仪,采用FPGA技术进行FFT计算既可以保证高速性,又可以保证速度稳定性。安诺尼V6实时频谱仪的FPGA硬件型号是XC7A200T-2,DSP处理能力是930 GMACs,FFT速率约为9.6亿FFT点/秒(1.2亿FFT /秒)。

    FPGA技术介绍
    FPGA,英文全称是Field Programmable Gate Array,中文名字翻译过来是现场可编程门阵列,是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
    FPGA工作原理
    FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个概念,内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输入输出模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑,每个查找表连接到一个D触发器的输入端,触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O,由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块,这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的,存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式,并*终决定了FPGA所能实现的功能,FPGA允许无限次的编程。
    FPGA优缺点
    优点
    FPGA的优点如下:  
    (1) FPGA由逻辑单元、RAM、乘法器等硬件资源组成,通过将这些硬件资源合理组织,可实现乘法器、寄存器、地址发生器等硬件电路。
    (2) FPGA可通过使用框图或者Verilog HDL来设计,从简单的门电路到FIR或者FFT电路。 
    (3) FPGA可无限地重新编程,加载一个新的设计方案只需几百毫秒,利用重配置可以减少硬件的开销。 
    (4) FPGA的工作频率由FPGA芯片以及设计决定,可以通过修改设计或者更换更快的芯片来达到某些苛刻的要求(当然,工作频率也不是无限制的可以提高,而是受当前的IC工艺等因素制约)。 
    缺点
    FPGA的缺点如下: 
    (1) FPGA的所有功能均依靠硬件实现,无法实现分支条件跳转等操作。
    (2) FPGA只能实现定点运算。
    总结:由于FPGA依靠硬件来实现所有的功能,速度上可以和专用芯片相比,因此安诺尼实时频谱仪V6-2000X采用FPGA技术来进行FFT计算来实现频谱分析仪的快速测量。





     
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