Artix-7 вывел 72-строчный FFT-водопад с двухканального АЦП

4096-точечный FFT-водопад показал ступенчатый chirp, частотные скачки и слабый след второй гармоники в полосе до 20 МГц. Тракт объединяет двухканальный LTC2264-12 на 40 MS/s, LVDS-десериализацию в Artix-7 и передачу комплексного спектра на ПК через USB 3.0. Расстояние между бинами составило 9.766 кГц, однако реальная разрешающая способность пока остаётся неизвестной.

Adiuvo Engineering собрала двухканальный спектральный тракт на FPGA Artix-7 и вывела последовательность 4096-точечных FFT в виде 72-строчного водопада. Система фиксирует ступенчатый chirp и скачкообразную перестройку частоты, а на изображении chirp заметен более слабый след второй гармоники. Генератор PicoScope 3404B AWG и захват данных синхронизируются одним сценарием Python.

Аппаратная часть состоит из модуля Opal Kelly XEM7320 с FPGA XC7A75T и платы SZG-ADC-LTC226X. Установленный LTC2264-12 одновременно оцифровывает два канала с разрядностью 12 бит и частотой до 40 MS/s. Аналоговые входы имеют импеданс 50 Ом и трансформаторную развязку. Антиалиасинговый фильтр на модуле отсутствует, поэтому спектральный состав входного сигнала и выбор зоны Найквиста определяются внешним трактом.

АЦП передаёт данные по последовательному LVDS-интерфейсу. В штатном двухлинейном режиме используется 16-битная сериализация: при 40 MS/s тактовый выход DCO работает на 160 МГц, а каждая линия передаёт 320 Мбит/с. В Artix-7 поток принимает SelectIO-десериализатор 8:1 DDR. Линии выравниваются по кадровому шаблону, после чего логика восстанавливает 12-битные отсчёты обоих каналов. Далее они объединяются в 32-битный AXI4-Stream и проходят через небольшой асинхронный FIFO между тактовыми доменами.

FFT обрабатывает блоки по 4096 отсчётов. При частоте дискретизации 40 MS/s расстояние между соседними бинами равно 9765.625 Гц, а один входной блок занимает 102.4 мкс. Первая зона Найквиста охватывает диапазон от постоянной составляющей до 20 МГц. Комплексные результаты FFT передаются на хост через FrontPanel Block Pipe и USB 3.0; формирование строк водопада и управление тестовым генератором выполняются на ПК.

Число 72 относится к настройке демонстрационных сценариев и не задаёт предел памяти или архитектуры. Публикация также не приводит частоту обновления строк, коэффициент перекрытия FFT, тип оконной функции, масштабирование внутри вычислительного ядра и отчёт об использовании ресурсов FPGA. Данные о паузах между блоками и потерянных кадрах при обмене через USB отсутствуют, поэтому 102.4 мкс характеризуют длительность массива отсчётов, а не подтверждённый период непрерывного обновления.

Метрологическая часть пока ограничена визуализацией. Не опубликованы калибровка амплитуды, измеренный шумовой порог, динамический диапазон всего тракта, фактическая аналоговая полоса и сравнение с лабораторным анализатором спектра. Расстояние 9.766 кГц описывает сетку FFT; способность разделить два близких сигнала зависит от окна, отношения сигнал/шум и спектрального растекания. RTL-проект и конфигурация FFT заявлены к последующей публикации, однако открытый репозиторий реализации пока не обнаружен.