Analog Devices Experte für Software Defined Radio

Im AD9361 ist alles integriert
Im AD9361 ist alles integriert

Software-Defined Radio (SDR) beschreibt eine Sammlung aus Hardware und Software-Technologien in Funkkommunikationssystemen, bei der ein Großteil der bis dato klassisch diskret aufgebauten Funktionen durch modifizierbare Software-Blöcke realisiert wird. Das Resultat: mehr Flexibilität und Sicherheit.

»SDR-Architekturen ermöglichen ein einfaches System-Design, das Entwickler immer wieder verwenden können, das flexibel ist und darüber hinaus auch noch zukunftssicher ist«, erklärt Andreas Schugens, Business Development Manager bei SILICA. Mit SDR lasse sich dank produktionsfertiger Hardware und Software-Referenz-Designs die Systemleistung erhöhen, die Gesamtgröße des Systems reduzieren und das Design-Risiko sowie das Time-to-Market verringern.

Aus seiner Sicht ist Analog Devices eines der führenden Unternehmen, wenn es um SDR geht. Das hat auch seinen Grund: In einer SDR-Architektur müssen die A/D-Wandler- und D/A-Wandler-Stufen nahe an der Antenne sitzen und ein direktes HF- oder ZF-Sampeln ermöglichen. SDR-Architekturen benötigen neben den sehr schnellen A/D- und D/A-Wandlern mit großem Dynamikumfang, Verstärker, Mixer und PLL-Komponenten sowie Prozessorkerne. Schugens: »Analog Devices setzt schon ganz lange auf SDR und bietet ein umfassendes Portfolio für die Realisierung von SDR-Systemen. Das fängt bei programmierbaren Single-Chip-Transceivern an, geht über leistungsfähige Komponenten für den Aufbau der Signalkette und endet bei Prototyping-Boards und getesteten Referenz-Designs.«

Aus seiner Sicht sind speziell die programmierbaren Wideband-Transceiver – der AD9361 und der AD9364 - eine Besonderheit, die nur Analog Devices in der Form anbietet. Mit beiden Transceivern zielt das Unternehmen auf SDR-Architekturen für Anwendungen wie die Infrastruktur für die drahtlose Kommunikation, Rüstungsindustrie, aber auch HF-Test-Equipment und Messtechnik. Auf den Bausteinen hat Analog Devices ein HF-Frontend mit einem flexiblen Mixed-Signal-Basisband-Teil und Frequenz-Synthesizern kombiniert. Dazu kommt noch ein konfigurierbares Digital-Interface, über das der Transceiver mit einem FPGA oder Prozessor verbunden werden kann. Der Sender basiert auf einer direkten Umwandlungsarchitektur mit hoher Modulationsgenauigkeit in Kombination mit sehr geringem Rauschen. Jedes Empfänger-Subsystem verfügt über eine eigene AGC-Stufe (Automatic Gain Control), DC-Offsetkorrektur, Quadratur-Korrektur und digitale Filterung,

wodurch die Implementierung im digitalen Basisbandteil entfällt. Zusätzlich bietet der AD9361 flexible manuelle Verstärkungs-Modi, die sich extern kontrollieren lassen. Die voll integrierten Phasenregelschleifen (PLLs) bieten fraktionierte N-Frequenzsynthese mit niedriger Leistung für alle Rx- und Tx-Kanäle. Alle VCO- und Loop-Filter-Komponenten sind integriert.

Die Bausteine eignen sich für einen Bereich von 70 MHz bis 6 GHz und decken somit die meisten lizenzbehafteten sowie lizenzfreien Bänder ab. Sie unterstützen Kanalbandbreiten von weniger als 200 kHz bis hinauf zu 56 MHz.

Der AD9361 ist ein Dual-Channel-Transceiver, während der AD9364 ein Single-Channel-Transceiver ist. Die Empfängerempfindlichkeit ist mit einer Rauschzahl von weniger als 2,5 dB spezifiziert. Es handelt sich um Komponenten mit hochlinearen Breitband-Transmittern (Tx-EVM: ≤-40 dB, Tx-Rauschen: ≤-157 dBm/Hz Grundrauschen, Tx-Monitor: ≥66 dB Dynamikbereich mit 1 dB Genauigkeit). Die Phasen- und Frequenz-Synchronisierung erfolgt sowohl auf dem Sende- als auch auf dem Empfangspfad.

Dazu gibt es diverse Design-Unterstützung. Neben einem Software-Design-Kit gibt es mehrere FPGA Mezzanine Cards (FMC) zur Entwicklung von SDR-Anwendungen. Mit den FMC-Boards »AD-FMCOMMSx-EBZ« stehen Entwicklern schnelle FCM-Module zur Verfügung, die entweder mit dem AD9361, dem AD9364 oder einer diskreten Signalkette ausgestattet sind und die direkt mit diversen FPGA-Entwicklungsplattformen aus dem Ecosystem von Xilinx zusammenarbeiten können. Diese Boards sind mithilfe von Software vollständig kundenspezifisch veränderbar, dazu sind keinerlei Hardware-Änderungen notwendig. Dazu stehen noch Linux-Treiber und Software-Treiber, Schaltpläne, Board-Layout und Referenz-Designs zur Verfügung.

Außerdem besteht die Möglichkeit, Modelle der HF-Transceiver zu generieren und diese mithilfe von MATLAB (auch für FIR-Filter), SimRF und Simulink von MathWorks in ein System-Design zu integrieren.