AV153 – Agilex™ 9 Direct RF
Présentation de l'AV153, une carte VPX alignée sur SOSA, pour les applications ultra large bande
Aperçu du produit
La carte AV153 est une solution de pointe de notre gamme de systèmes radar, ECM et SIGINT à bande ultra-large, construite sur le standard VPX VITA47 ECC3.
Cette carte VPX 3U offre des performances exceptionnelles, avec 8 ADC et DAC 10 bits, chacun capable d’atteindre jusqu’à 64 Gsps, et supportant une bande passante analogique jusqu’à 20 GHz, ce qui la rend idéale pour les applications les plus exigeantes.
Conçu en totale conformité avec la norme SOSA, le AV153 assure la compatibilité avec divers protocoles de communication, tels que PCIe, Gigabit Ethernet et de nombreuses E/S définies par l’utilisateur. Cet alignement sur la norme SOSA améliore l’interopérabilité des systèmes radar et de guerre électronique, en favorisant une intégration plus aisée et une meilleure collaboration entre les composants.
La AV153 est également équipée d’un FPGA SoC Altera® Agilex™ 9 avec la technologie Direct-RF. Cette caractéristique avancée offre à la fois un traitement de haute performance et des capacités de radiofréquence directes, permettant une intégration transparente entre le traitement basé sur le FPGA et les opérations RF.
Cette carte VPX est parfaitement adaptée aux applications des systèmes émetteurs/récepteurs des radars à balayage en phase, de la guerre électronique (ESM/ECM) des communications à large bande, des simulateurs/générateurs de radar de cible, et des systèmes embarqués Airbone, ciblant un large éventail de marchés exigeants.
Avantages clés
- altera® Agilex™ 9 AGRW027 SOC Direct-RF
- 8 canaux 64 Gsps 10-bit ADC
- 8 canaux 64 Gsps 10-bit DAC
- Bande passante analogique jusqu'à 20 GHz
- 2 synthétiseurs d'horloge à très faible distorsion
- Référence d'horloge d'échantillonnage externe ou interne
- 2x 64-bit 8GBytes DDR4 2666 SDRAM (Fabric)
- 1x 32-bit 4GBytes DDR4 2666 SDRAM (HPS)
- Refroidissement par conduction
- Aligné sur SOSA
Le standard SOSA pour améliorer l'interopérabilité entre les modules
La carte VPX AV153, qui s'aligne sur la norme SOSA (Sensor Open Systems Architecture), représente une avancée significative dans les systèmes embarqués pour les applications militaires et aérospatiales. Composante essentielle de l'architecture modulaire, cette carte offre une flexibilité et une interopérabilité inégalées. En alignant sa conception sur les principes SOSA, elle garantit une intégration aisée dans des systèmes complexes, tout en facilitant la réutilisation des composants et en réduisant les coûts de développement. Dotée de 18 connecteurs standardisés et de fonctionnalités alignées sur les principes SOSA, cette carte VPX constitue une plateforme robuste et évolutive pour la conception de systèmes embarqués de nouvelle génération, répondant aux besoins changeants des missions militaires et aérospatiales.
Échantillonnage direct RF pour des performances et une évolutivité accrues
Les progrès récents des technologies de conversion de données ont considérablement augmenté les taux d'échantillonnage, permettant désormais des largeurs de bande de plusieurs dizaines de gigahertz dans les ADC et DAC les plus récents. Cette avancée a ouvert la voie à des applications utilisant la numérisation RF par le biais de la technique d'échantillonnage à fréquence intermédiaire (FI).
Dans cette méthode, le signal analogique est d'abord converti à une fréquence intermédiaire inférieure avant d'être échantillonné par le convertisseur. Cependant, avec ces taux d'échantillonnage plus élevés, l'échantillonnage direct des signaux RF - sans nécessiter d'étapes de conversion RF supplémentaires - est devenu possible, même pour des fréquences de l'ordre de plusieurs dizaines de gigahertz.
Connue sous le nom d'échantillonnage RF direct, cette technique peut désormais être appliquée à toute une série de bandes de fréquences radar et de guerre électronique (GE), notamment les bandes Ku, K et Ka. L'adoption de l'échantillonnage RF direct permet de rationaliser les architectures de systèmes et d'améliorer la flexibilité, l'évolutivité et le SWAP-C (taille, poids, puissance et coût) des équipements.
Schémas
Specs techniques
Form Factor
- 3U VPX Conduction cooled Vita 48.2, pitch 1.0”
VPX Profile
- SLT3-PAY-1F1U1S1S1U1U2F1H-14.6.11-12
Analog Input/Output
- Input coupling: AC
- Full power bandwidth: 100MHz to 20 GHz
- Full scale: +7dBm @ 5 GHz
- Output coupling: AC
- Full power bandwidth: 100MHz to 20 GHz
- Full scale: -7dBm @ 5 GHz
- Impedance: 50 Ohm
- Connectors: Vita 67.3 NanoRF
Analog-Digital Conversion
- Eight channels, up to 64Gsps
- Resolution: 10 bit
- Sampling Performances at 64Gsps
- NSD: -150 dBFS/Hz at -3dBFS at 6GHz
- SDFR: -55 dBc at -3dBFS at 6GHz
Digital-Analog Conversion
- Eight channels, up to 64Gsps
- Resolution: 10 bits
- Sampling Performances at 64Gsps
- NSD: -156 dBFS/Hz at 0dBFS at 6GHz
- SDFR: -50 dBc at 0dBFS at 6GHz
Clock
- Two Ultra-low jitter clock synthesizers
- External or internal sampling clock reference
- Impedance: 50 Ohm
- Connectors: Vita 67.3 NanoRF
Memory
- Two banks 64-bit 8GBytes DDR4 2666 SDRAM (fabric)
- One bank 32-bit 4GBytes DDR4 2666 SDRAM (HPS)
- One 2 Gbit QSPI FLASH memory
- eMMC storage (HPS)
Operating Temperature
- ECC3, -40°C to 70°C
VPX interface
- P1:
- Data plane: one fat pipe DP01 supporting 100GBASE-KR4
- Data plane: one ultra-thin pipe DPutp01 supporting 10GBASE-KR
- Control plane: one ultra-thin pipe CPutp01 supporting 1000BASE-KX
- Expansion plane: one fat-pipe supporting PCIE GEN3 4x
- Expansion plane: 8 LVDS differential pairs
- P2:
- Vita 67.3C Aperture H
- NanoRF Contacts-6.4.5.6.10
- 8xIN, 8xOUT, REFIN, REFOUT
Power dissipation
- +12V: 14 A max (170W)
- +3.3VAUX: 0.6A max (2W)
Weight
- 630g
Board Support Package
- FPGA + HPS exemple design
- SW API and examples, Windows 10 64-bits / Linux 64-bits
- User manuals
- Quick start guide
Applications
Agilex™ 9 Direct RF : définition, principe et fonctionnement
L'Agilex™ 9 Direct RF est une architecture de nouvelle génération basée sur un FPGA, développée par Altera, qui intègre des convertisseurs de données d'échantillonnage RF directement dans la matrice du FPGA.
Contrairement aux systèmes traditionnels qui s'appuient sur des composants frontaux RF externes, l'Agilex™ 9 Direct RF permet la numérisation directe des signaux RF à large bande. Cela réduit considérablement la complexité du système, la consommation d'énergie et la latence, tout en améliorant les performances globales et l'intégrité du signal.
Cette architecture s'inscrit dans le cadre de l'évolution plus large de la technologie Direct RF d'Altera, conçue pour répondre aux besoins des radars de nouvelle génération, de la guerre électronique (EW) et des systèmes de communication avancés nécessitant un traitement à bande ultra-large.
Principaux avantages de l'Agilex™ 9 Direct RF :
- Acquisition directe des signaux RF sans étages de fréquence intermédiaire
- Prise en charge de la bande ultra-large pour les applications haute fréquence
- Encombrement et consommation d'énergie réduits
- Intégration étroite entre l'échantillonnage RF et le traitement FPGA
- Optimisation pour les charges de travail de traitement du signal en temps réel
Agilex™ 9 Direct RF vs architecture RF front-end traditionnelle
Les architectures traditionnelles de front-end RF s'appuient sur plusieurs étages discrets : mélange analogique, conversion de fréquence, filtrage et traitement en fréquence intermédiaire (FI) avant la numérisation.
Cette approche en plusieurs étapes augmente la latence et la complexité du système en raison des multiples étapes de conversion du signal, tout en nécessitant davantage d'efforts d'étalonnage. Elle se traduit généralement par un encombrement plus important, une consommation d'énergie plus élevée et une plus grande sensibilité à la dégradation du signal.
L'Agilex™ 9 Direct RF remplace cette architecture par une approche d'échantillonnage direct, dans laquelle les signaux RF sont numérisés plus près du niveau de l'antenne.
Les avantages par rapport aux architectures RF traditionnelles :
- Latence réduite grâce à la numérisation directe
- Architecture simplifiée de la chaîne RF
- Fidélité du signal et plage dynamique améliorées
- Dépendance réduite vis-à-vis des composants analogiques
- Intégration plus facile du système dans les plateformes VPX et embarquées
Cela rend l'Agilex™ 9 Direct RF particulièrement adapté aux systèmes critiques en temps réel tels que le suivi radar, la guerre électronique et les applications SIGINT, où la vitesse et la précision sont essentielles.
Qu'est-ce que l'architecture VPX SOSA™ ?
Le standard SOSA™ (Sensor Open Systems Architecture) VPX est une architecture ouverte basée sur des normes, conçue pour les systèmes embarqués modulaires et interopérables utilisés dans les applications de défense et de l'aérospatiale.
Il définit des interfaces matérielles et logicielles normalisées pour les cartes de traitement haute performance, en particulier dans les environnements difficiles, permettant une plus grande interopérabilité entre les fournisseurs, une intégration et des mises à niveau plus rapides des systèmes, une réduction des coûts de cycle de vie, ainsi que des conceptions évolutives capables de s'adapter aux exigences des missions.
Dans une architecture SOSA™ VPX, des cartes à base de FPGA Agilex™ 9 Direct RF vont parfaitement s'intégrer dans des emplacements standardisés (généralement 3U ou 6U VPX), permettant une intégration plug-and-play dans des systèmes plus vastes.
L'Agilex™ 9 Direct RF est particulièrement bien adapté aux environnements SOSA™ car il offre une numérisation RF à haut débit, des capacités de traitement FPGA natives, des performances en temps réel déterministes et une compatibilité transparente avec les architectures de capteurs distribués.
Livrables
Board Support Package
- FPGA example design
- Communication
- Front-Panel USB to Avalon
- JTAG to Avalon
- Data Conversion
- Clock component access
- 64Gsps support
- 8x ADC, Decimation x16 support
- 8x DAC, Interpolation x16 support
- ADC acquisition buffers
- DAC generation buffers
- Memory
- DDR4 Avalon access
- System management
- Avalon access to monitoring
- infrastructure
- Communication
- HPS example design
- Linux distribution built on Yocto
- HPS Interfaces:
- eMMC 128Gb
- RGMII GbE
- UART
- EMIF (Memory interface)
- 4GB DDR4 Memory
- Services
- SSH server only
- No direct access to FPGA
- SW API and examples, Windows 10 64-bits / Linux 64-bits
- User manuals
- Quick start guide