频谱分析仪中的 Spartan-6 FPGA
蒙面侠客 FPGA开发圈
频谱分析仪是一种测试测量设备，主要用于射频和微波信号的频域分析，包括测量信号的功率，频率，失真等。它的性能主要是从实时带宽，动态范围，灵敏度和功率测量准确度等四个方面来评价。那么这么高的性能需要什么样的电路才能完成呢？我们已经迫不及待的想要拆开一台频谱分析仪来一探究竟啦！
我们找来了Siglent公司的SSA3032X频谱分析仪，如图.1所示，经过一番的拆解我们得到了如图.2所示的电路板。从图.2我们可以知道图.1所示的光谱仪的内在部件，其中就有Xilinx公司的Spartan-6 LX45 FPGA，根据FPGA在板子之中的位置我们可以知道，FPGA是用来实时控制SA的模拟信号片段，并且进行模数转换，进行仪器的图像处理和2014*600像素的LCD控制，显示和处理仪器的前表盘的控制面板功能选项。总的来说，FPGA作为频谱分析仪的实时控制器，和板上TI Sitara公司的微处理器一同工作，其中微处理器是基于ARM Cortex-A8 IP核的微处理器。这两个硬件芯片支持了频谱分析仪能够处理从9KHz到3.2GHz的信号，在10kHz的抵消相位噪声下显示的平均噪声水平在-161dBm/Hz，整体的放大精度小于0.7dB，1Hz的最小分辨率带宽。
图.1 Siglent SSA3032X 9KHz-3.2GHz 频谱分析仪和信号跟踪发生器
图.2 Siglent SSA3032型号内有Xilinx Spartan-6 FPGA进行实时的控制
打破沙锅问到底！为什么Spartan-6 FPGA能够完美胜任这么多的功能呢？原来这款FPGA支持较多种的接口协议，有着较低的逻辑到引脚比率，较小的封装，内部还有MicroBlaze™ 软核处理器，支持800Mb/s的DDR3内存，支持多种I/O协议（支持超过40种的I/O协议标准），支持8个低功耗的3.2G/s的串行传输，提供1.2V核电压和1.0V核电压的选择，bibernate省电模式下能实现零功耗，采用45nm的工艺，能够支持Windows和Linux下的ISE设计软件包，能够让用户使用Xilinx集成的开发环境实现快速的设计。另外，不仅在频谱分析仪中，此款FPGA在全高清智能数字标识，工业互联网，车联网，高分辨率的视频和图像处理等方面也得到了广泛的应用，在很多的高性能设备中都能见到它的身影。
频谱分析仪的性能主要是从实时带宽，动态范围，灵敏度和功率测量准确度等几个方面来来体现，对快速变化的数据进行采集和处理需要FPGA和微处理器的搭配。Xilinx FPGA支持丰富的接口协议，为不同种类仪器和产品的开发提供了便利，在高清视频的处理，工业互联网的网络数据处理等方面产品的开发过程中，Xilinx FPGA提供了多种高性能低功耗的器件。