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XCM-022デモ回路 簡易FFTアナライザ / 50MHz FFT Spectrum Analyzer
2013/11/15-
 当社のKintex-7搭載FPGAボードXCM-022(Rocket I/O搭載)にリニアテクノロジ社のLTC2274搭載の当社A/D変換ボードUTL-016を接続して、簡易FFTアナライザ構成してみました。


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 こんなこともできるという例としてどうぞご覧下さい。
(画像はそれぞれクリックして拡大できます)

波形表示、4つまでのピーク検出機能、重ね書きモード、レンジ変更の機能を実装しています。
A/Dのサンプリングレートは100MHz/16bit、1024サンプルで512ポイントという条件です。

更新履歴:
2013/11/15:公開
 XILINX Spartan-6(XCM-020)での同様の実験はこちらをご覧下さい。
◆部品構成

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使用機器
Kintex-7 FPGAボード XCM-022 ヒューマンデータ
SIF40 to MMCX 変換基板 ACC-010 ヒューマンデータ
A/D変換基板 UTL-016 ヒューマンデータ
マルチファンクションシンセサイザ(SG) WF1965 エヌエフ回路設計ブロック
5"タッチパネル付きTFT-LCD UTL-021 ヒューマンデータ
写真はグレーベゼルの製品です
TRDB-LTM(ディスコン品)
と互換性があります
◆システム構成

構成図は下図のようになります



 信号発生器(SG)かからの出力をLTC2274でA/D変換し、データを8B10B変換されたシリアルデータとしてXCM-022にて受信しています。

 A/D変換ボードからは8B/10B変換された2Gbpsのシリアル信号が出力されます。この信号はFPGAボードの高速トランシーバ(RocketIO)を使用して受信することが可能です。高速トランシーバにて受信したデータは、Xilinx社のFFT-IPを使用してスペクトルデータに変換することが出来ます。

 XCM-022からLTC2274には同期信号として100MHzを供給しています。
◆FPGA内部構造



◆ピーク検出機能


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一本のスペクトルは、ある程度幅があり、頂点の前後2〜3点のデータも大きな値を持ちます。
単純にピーク値を数字の大きいほうから4つ求めると、複数のピーク値が一本のスペクトルの頂点と裾を示してしまいます。
このデモのピーク検出では極大点の検出(傾きが正から負に変わることを利用)を行い、極大値の大きいほうから4つをピーク値として表示しています。

◆重ね画き機能


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通常では背景を黒く塗りつぶすことで前回のスペクトルを消去しています。
重ね描きモードではこの消去作業とスペクトル上でのピーク表示を省くことでスペクトルを重ねて表示します。
消去作業が不要なので通常時よりも更新速度は速くなります。

◆レンジ変更機能


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スペクトルの表示開始位置と終了位置をボタンで設定します。
画面のように、ボタンをタップすると凹状態に変化し、押されたことをわかりやすく示します。


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上の写真と同じ信号を6GHzスペックのスペアナでみると下図のようになります。
◆RocketIO IPの設定設定について

追記予定です

現在の状況を動画でごらんください。
※LTC2274について
 LTC2274は、16Bit 105Msps シリアル出力 A/D変換器です。
測定データは8B10Bエンコードされたシリアルデータで出力されますので、FPGAの高速シリアルI/F(HS Transceiver)と容易に接続できます。
◆文字フォントについて
文字フォントについては、こちらのフォントを活用させていただきました。(ありがとうございました
◆回路データについて
 当社では、通常、サンプル回路などのご提供は行っておりませんが、本アプリケーションについてはご提供が可能かどうかを検討しております。
みなさまの参考になれば幸いです。
間違いなど見つけられましたらぜひご指摘下さい。
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