Программно определяемая радиосистема NI USRP X440 - Ettus Research

USRP X440 (PN 788670-01) — самая производительная многоканальная программно-определяемая радиосистема (Software Defined Radio, SDR) семейства Ettus Research, разработанная для построения широкополосных многоканальных комплексов связи, радиолокации, радиоэлектронной борьбы (EW), спутниковой связи (SATCOM), цифровых антенных решеток и перспективных систем связи следующего поколения.
В отличие от большинства платформ USRP, Ettus USRP X440 использует архитектуру прямой дискретизации (Direct Sampling). Аналоговые сигналы поступают непосредственно на встроенные высокоскоростные АЦП и ЦАП RFSoC без применения традиционных перестраиваемых радиочастотных трансиверов. Такой подход обеспечивает существенно большую полосу обработки, более высокую фазовую стабильность и минимальные задержки при обработке широкополосных сигналов.

Основой системы является AMD Xilinx Zynq UltraScale+ RFSoC ZU28DR-2, объединяющий:
•    высокопроизводительную FPGA UltraScale+;
•    встроенные высокоскоростные 12-битные АЦП;
•    встроенные 14-битные ЦАП;
•    четырехъядерный процессор ARM Cortex-A53;
•    аппаратные блоки DDC, DUC и SD-FEC;
•    встроенную платформу OpenEmbedded Linux.

Главной особенностью Ettus X440 является наличие восьми полностью когерентных приемопередающих каналов (8 RX / 8 TX) с аппаратной синхронизацией по тактовым сигналам. Благодаря этому устройство идеально подходит для построения цифровых фазированных антенных решеток, Massive MIMO, систем определения направления (Direction Finding), распределённых радиолокационных комплексов и многоканальных измерительных систем.

Ettus USRP X440 обеспечивает рабочий диапазон промежуточных частот 30 МГц – 4 ГГц (с возможностью настройки вплоть до 1 МГц) и поддерживает:
•    до 1,6 ГГц мгновенной полосы при использовании 1–2 каналов;
•    до 400 МГц на канал при работе всех восьми каналов одновременно;
•    суммарную агрегированную полосу обработки до 3,2 ГГц. (ettus.com)
Передача данных осуществляется посредством современных высокоскоростных интерфейсов:
•    2 × QSFP28 (10/100 Gigabit Ethernet);
•    Gigabit Ethernet;
•    USB Type-C;
•    HDMI GPIO для управления внешними устройствами.

Платформа поддерживает двойную частоту дискретизации (Dual Master Clock Rate), что позволяет использовать разные частоты выборки одновременно для различных групп каналов, минимизируя влияние зон Найквиста при широкополосной обработке сигналов. Это уникальная особенность серии X440.
USRP X440 полностью совместим с открытым стеком UHD, платформой RFNoC, а также GNU Radio, MATLAB, Python, LabVIEW, C/C++ и другими профессиональными средствами разработки SDR.

Основные преимущества
•    8 независимых приемных и передающих каналов (8×8 MIMO) для построения многоканальных SDR-комплексов.
•    Архитектура Direct Sampling — непосредственное подключение к встроенным АЦП и ЦАП RFSoC без внешних RF-трансиверов.
•    До 1,6 ГГц полосы обработки на канал и до 3,2 ГГц суммарной полосы.
•    AMD Xilinx Zynq UltraScale+ RFSoC с FPGA и встроенными ARM-процессорами.
•    Высокая фазовая когерентность между всеми каналами (<1° RMS внутри устройства).
•    Два интерфейса QSFP28 (100 GbE) для передачи больших потоков IQ-данных.
•    Встроенный GPSDO и OCXO для высокоточной синхронизации.
•    Поддержка RFNoC для аппаратного ускорения алгоритмов цифровой обработки сигналов.
•    OpenEmbedded Linux — возможность автономной работы без внешнего ПК.
Технические характеристики

Параметр	Значение
Модель	Ettus Research USRP X440
Артикул (P/N)	788670-01
Тип устройства	Высокопроизводительная многоканальная SDR-платформа
Архитектура	Direct Sampling
ПЛИС	AMD Xilinx Zynq UltraScale+ RFSoC ZU28DR-2
Количество каналов	8 RX / 8 TX
Поддержка MIMO	До 8×8
Диапазон рабочих частот	30 МГц – 4 ГГц (настройка до 1 МГц)
Максимальная полоса обработки	До 1,6 ГГц на канал
Совокупная полоса	До 3,2 ГГц
Максимальная частота дискретизации	До 4 GS/s (Direct Sampling)
АЦП	12 бит
ЦАП	14 бит
Процессоры	Quad ARM Cortex-A53
Интерфейсы передачи данных	Dual QSFP28 (10/100GbE), Gigabit Ethernet, USB-C
Синхронизация	GPSDO, 10 МГц, PPS, IF Reference
GPIO	2 × HDMI GPIO
Операционная система	OpenEmbedded Linux
Поддерживаемое ПО	UHD, RFNoC, GNU Radio, MATLAB, Simulink, Python, C/C++, LabVIEW

Области применения
Ettus USRP X440 предназначен для наиболее ресурсоемких задач современной радиоэлектроники:
•    цифровые фазированные антенные решетки (AESA);
•    Massive MIMO;
•    радиолокационные комплексы;
•    радиоэлектронная борьба (EW);
•    радиоразведка (SIGINT);
•    спутниковая связь (SATCOM);
•    разработка систем 6G;
•    ISAC (Integrated Sensing and Communications);
•    Direction Finding;
•    цифровая обработка сигналов (DSP);
•    испытательные SDR-комплексы;
•    научные исследования;
•    университетские лаборатории;
•    разработка специализированных многоканальных радиосистем.
 
Поддержка программного обеспечения
Ettus USRP X440 полностью совместим с:
•    UHD (USRP Hardware Driver);
•    RFNoC;
•    GNU Radio;
•    GNU Radio Companion;
•    MATLAB;
•    Simulink;
•    Python;
•    C/C++;
•    LabVIEW;
•    OpenEmbedded Linux. (kb.ettus.com)
 
Комплект поставки
В стандартный комплект входят:
•    программно-определяемая радиосистема Ettus USRP X440;
•    внешний блок питания (сетевой кабель приобретается отдельно в зависимости от региона);
•    кабель USB Type-C;
•    комплект технической документации;
•    руководство по быстрому запуску.
 
Дополнительные аксессуары
Для построения профессиональных многоканальных SDR-комплексов рекомендуется использовать:
•    Dual 100 Gigabit Ethernet PCIe Interface Kit;
•    кабели QSFP28 DAC и оптические трансиверы;
•    HDMI Shielded AUX I/O Connector Block;
•    OctoClock CDA-2990;
•    активную GPS-антенну;
•    внешние генераторы опорной частоты;
•    внешние усилители мощности (PA);
•    малошумящие усилители (LNA);
•    полосовые фильтры;
•    внешние повышающие и понижающие преобразователи частоты (Up/Down Converters) для работы выше 4 ГГц или в специализированных диапазонах. (ettus.com)
 
Почему стоит купить Ettus USRP X440 в STEM Instruments

Компания «СТЕМ Инструментс» поставляет оригинальные SDR-платформы Ettus Research и оказывает комплексную инженерную поддержку при реализации многоканальных радиотехнических проектов. Мы консультируем по вопросам построения фазированных антенных решеток, систем радиоэлектронной борьбы, радиолокации, спутниковой связи, RFNoC-разработки и высокопроизводительной цифровой обработки сигналов, а также сопровождаем проекты на всех этапах — от выбора оборудования до ввода комплекса в эксплуатацию.