MC272 : module FMC Quad DAC RF 12 GSPS et Dual ADC RF 6 GSPS

Un front-end RF mixed-signal haute vitesse au format FMC

Le FMC272 complète la gamme de modules FPGA, acquisition et traitement du signal de VadaTech avec une solution de conversion RF haute vitesse au format FPGA Mezzanine Card VITA 57.1.

Le module repose sur un Analog Devices AD9082 regroupant sur une même mezzanine quatre convertisseurs numérique-analogique et deux convertisseurs analogique-numérique. Les quatre DAC RF atteignent 12 GSPS avec une résolution de 16 bits, tandis que les deux ADC RF fonctionnent jusqu’à 6 GSPS avec une résolution de 12 bits.

Cette association permet de réunir génération et acquisition RF dans une seule carte FMC compacte, destinée à être associée à une porteuse FPGA compatible.

Quatre DAC RF 16 bits à 12 GSPS

Les quatre voies DAC fonctionnent jusqu’à 12 GSPS avec une résolution de 16 bits.

Elles disposent d’une bande passante analogique utilisable de 8 GHz et intègrent des fonctions de Direct Digital Synthesis – DDS.

Ces ressources permettent au FMC272 d’assurer la génération de signaux RF large bande directement à partir du traitement numérique réalisé par le FPGA de la carte porteuse.

La combinaison entre DDS, fréquence d’échantillonnage élevée et bande passante RF positionne notamment le FMC272 pour les communications sans fil, liaisons micro-ondes point à point, bande E et applications 5G mmWave. Ces usages sont particulièrement cohérents avec les besoins couverts par les Systèmes d’Information et de Communication.

Deux ADC RF 12 bits à 6 GSPS

Le FMC272 intègre également deux convertisseurs ADC RF 12 bits fonctionnant jusqu’à 6 GSPS.

Les entrées ADC disposent d’une bande passante analogique pleine puissance de 8 GHz à -3 dB.

Ces performances permettent l’acquisition directe de signaux RF à large bande avant leur transfert vers le FPGA de la carte porteuse pour traitement numérique.

Parmi les applications du FMC272 : les radars à réseau phasé et la guerre électronique, en complément des applications de communications RF. Ces usages positionnent naturellement le module dans certaines applications Défense, Aéronautique et Sécurité nécessitant acquisition et génération de signaux à haute cadence.

JESD204B et JESD204C pour l’interface avec le FPGA

Les échanges numériques avec la carte porteuse utilisent 8 voies JESD204B/JESD204C.

Pour atteindre le niveau de performance maximal prévu pour le module, l’interface JESD204C fonctionne jusqu’à 24,75 Gbit/s par voie.

Cette interface haut débit assure le transfert des données entre les convertisseurs AD9082 du FMC272 et le FPGA présent sur la carte porteuse.

Le choix de la porteuse FPGA constitue donc un élément essentiel de la configuration : elle doit disposer du site FMC adapté ainsi que des ressources logiques, des transceivers et du traitement nécessaires aux flux JESD204 exploités par l’application.

Synchronisation externe ou depuis la carte porteuse

Le FMC272 permet plusieurs approches de synchronisation.

Une entrée d’horloge en face avant permet de synchroniser le module sur une référence externe. L’horloge de synchronisation peut également provenir directement de la carte porteuse FMC.

Une option Direct RF Sampling Clock permet par ailleurs d’utiliser une entrée d’horloge allant jusqu’à 12 GHz.

Les options de commande permettent de choisir entre :

Cette flexibilité permet d’adapter la stratégie d’horloge au système dans lequel le FMC272 est intégré.

Plusieurs options de front-end RF

Le conditionnement RF peut être adapté grâce à plusieurs options de balun en entrée/sortie :

Ces plages correspondent aux options de balun disponibles et doivent être distinguées de la bande passante analogique utilisable de 8 GHz annoncée pour les convertisseurs.

Une mezzanine VITA 57.1 pour porteuses FPGA

Le FMC272 respecte le standard ANSI/VITA 57.1 Standard FMC et mesure 69 × 76,5 mm.

Il est prévu pour fonctionner avec un large choix de porteuses FMC/FMC+ basées sur FPGA, notamment des plateformes Xilinx/AMD et Altera/Intel compatibles.

Cette modularité permet de séparer la fonction de conversion RF de la plateforme FPGA qui assure le traitement, puis de sélectionner la porteuse selon le format final du système : AMC, VPX ou autre plateforme disposant d’un site FMC adapté.

Cette approche s’intègre particulièrement bien dans une démarche COTS et Modified COTS lorsque la chaîne de traitement doit combiner acquisition RF, génération de signaux, FPGA, réseau et autres fonctions électroniques.

Versions standards, industrielles et étendues

Plusieurs niveaux thermiques sont disponibles selon l’option sélectionnée :

* Les versions étendues sont refroidies par conduction, avec revêtement de tropicalisation Humiseal 1A33 ou 1B31, et sont soumises à disponibilité. La température est mesurée au bord du module.

Le FMC272 supporte également une température de stockage de -40 °C à +85 °C, une humidité de 5 à 95 % sans condensation, un niveau de vibration de 1 G de 5 à 500 Hz et un choc en fonctionnement de 30 G sur chaque axe.

Du FMC272 à une chaîne complète d’acquisition et de traitement RF

Le FMC272 constitue le front-end de conversion RF. La performance finale dépend également de la carte porteuse FPGA, du traitement numérique, de la gestion des horloges, des interfaces de données et du format du calculateur dans lequel l’ensemble est intégré.

Nous pouvons associer le FMC272 à une porteuse FPGA compatible et intégrer la chaîne de traitement dans une plateforme plus complète en fonction des contraintes du projet. La gestion de projet et le développement de solutions sur mesure permettent de traiter conjointement choix du FPGA, interfaces RF, synchronisation, traitement des données et contraintes environnementales.

Lorsque le projet nécessite un équipement complet, les étapes de production et d’intégration système permettent de réunir la carte FMC, sa porteuse et les autres briques matérielles dans une plateforme cohérente.