【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 1:B200 / B210 / B200mini / B205mini

一、 USRP 简介

通用软件无线电外设( USRP ) 是由 Ettus Research 及其母公司National Instruments设计和销售的一系列软件定义无线电。USRP 产品系列由Matt Ettus领导的团队开发,被研究实验室、大学和业余爱好者广泛使用。

大多数 USRP 通过以太网线连接到主机,基于主机的软件使用该链路来控制 USRP 硬件并传输/接收数据。一些 USRP 型号还将主机的一般功能与嵌入式处理器集成在一起,允许 USRP 设备以独立方式运行。

USRP 系列专为易操作性而设计,并且许多产品都是开源硬件。部分 USRP 型号的电路板、原理图、元器件的BOM表都是可以免费下载的;

所有USRP产品均由开源UHD驱动程序控制,该驱动程序是免费的而且是开源软件。USRP 通常与GNU Radio软件套件一起使用来创建复杂的软件定义无线电系统。

官网链接:
Ettus Research
National Instruments

软件无线电是RF收发仪,支持先进无线应用的快速原型验证和部署。SDR可用于无线通信、部署信号智能系统或作为多通道测试台的构建块。

USRP支持的开发工具链:

  • LabVIEW
  • MATLAB
  • Simulink
  • GNU Radio
  • Python
  • C & Cpp

二、USB 系列

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本文章将会讲解 USRP系列中的B系列,B是Bus的缩写,指的是用USB来连结计算机,这种类型的产品有一个非常厉害的优势就是使用方便,只要插入USB线就可以使用了,在大部分情况下也无需单独供电,USB线就充当了供电的功能。
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在各种应用中试验 USRP B210,包括:FM 和电视广播、蜂窝网络、GPS、WiFi、ISM 等。用户可以立即在 GNURadio 中开始原型设计并参与开源 SDR 社区。UHD 软件的全面支持可实现现有设计的无缝代码重用、与 HDSDR 和 OpenBTS 等开源应用程序的兼容性,以及业界就绪的 USRP 系统的升级路径以满足应用程序要求。

三、产品参数

3.1 B210 (NI-2901)

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3.1.1 产品包装

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包含有:

  • B210 硬件
  • 各个国家标准的电源插头
  • 电源适配器
  • USB线 (3.0)

3.1.2 B210 PCB 板子的正反面

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3.1.3 B210 性能指标参数(写招标文件的可以直接抄这段)

项目 指标 备注
频率范围 70M ~ 6G 因为是AD9361芯片
带宽范围 单通道 200 kHz to 56 MHz,最大 56M带宽,双通道最大带宽减半 61.44MS/s
工作模式 全双工,支持MIMO 2 Tx & 2 Rx
总线模式 USB 3.0 还带供电功能
是否支持GPSDO 支持插入GPSDO模块(TCXO) 时钟精度更加准确
主控芯片型号 Xilinx Spartan 6 XC6SLX150 FPGA 停产了已经
射频前端 ADC DAC位数 12位 最高位是符号位,剩下的就是小数位,Q0.11(这是FPGA编程工程师懂的符号)
发射信号的EVM ≤−40 dB 看频谱仪的EVM百分比也是可以的
发射的噪声系数 ≤−157 dBm/Hz 不太懂目前
FPGA编程是否支持 用 ISE进行编程,LabVIEW FPGA不支持的哦 Spartan 6 最高支持这个,不支持 vivado
支持外部时钟源 PPS参考信号 和 10Mhz时钟信号 用CDA-2990 就可以让多台 时钟同步的
调试接口 JTAG 接口,在主板上有 自己搞FPGA的同学可以试试
供电 默认是USB线供电,如果使用 USB 2.0 或 GPSDO,就得接电源了 反正插上电源也没事
默认的 UHD固件 usrp_b200_fpga.bin、usrp_b200_fw.hex

3.1.4 核心芯片的参考地址和数据表

芯片 地址 备注
AD9361 https://www.analog.com/en/products/ad9361.html 主射频芯片,目前军工也在用,所以B210可以制作武器 并不是骗人的
Spartan 6 https://www.xilinx.com/products/silicon-devices/fpga/spartan-6.html 主基带芯片,停产了,也不知道未来NI是不是会更新一版,更换新的FPGA芯片
FX3 USB3.0 控制器

3.2.6 收发的功率

端口 功率 备注
RF A: TX/RX TX最大功率 +20 dBm,RX 最大输入功率-15 dBm 接衰减器,别烧了
RF A: RX2 RX 最大输入功率-15 dBm 接衰减器,别烧了
RF B: TX/RX TX最大功率 +20 dBm,RX 最大输入功率-15 dBm 接衰减器,别烧了
RF B: RX2 RX 最大输入功率-15 dBm 接衰减器,别烧了

衰减器可以买是德科技的,质量非常好;国产的也可以,但是精度不行;别问我咋知道的;

3.2.6 LED 的含义

LED灯 颜色的含义 备注
电源灯 蓝色:USB供电; 红色:外置电源供电 前面板
通道1 的 TX/RX 绿色:接收中; 红色:发射中;橙色:收发来回切换 前面板
通道1 的 RX2 绿色:接收中; 前面板
通道2 的 TX/RX 绿色:接收中; 红色:发射中;橙色:收发来回切换 前面板
通道2 的 RX2 绿色:接收中; 前面板
GPS灯 绿色:锁上了; 后面板

3.2 B200(NI-2900)

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3.2.1 B210 性能指标参数(写招标文件的可以直接抄这段)

项目 指标 备注
频率范围 70M ~ 6G 因为是AD9361芯片
带宽范围 单通道 200 kHz to 56 MHz,最大 56M带宽 61.44MS/s
工作模式 全双工,不支持MIMO 2 Tx & 2 Rx
总线模式 USB 3.0 还带供电功能
是否支持GPSDO 支持插入GPSDO模块(TCXO) 时钟精度更加准确
主控芯片型号 Xilinx Spartan 6 XC6SLX150 FPGA 停产了已经
射频前端 ADC DAC位数 12位 最高位是符号位,剩下的就是小数位,Q0.11(这是FPGA编程工程师懂的符号)
发射信号的EVM ≤−40 dB 看频谱仪的EVM百分比也是可以的
发射的噪声系数 ≤−157 dBm/Hz 不太懂目前
FPGA编程是否支持 用 ISE进行编程,LabVIEW FPGA不支持的哦 Spartan 6 最高支持这个,不支持 vivado
支持外部时钟源 PPS参考信号 和 10Mhz时钟信号,这个PPS外部信号得电压是有要求得,1.8V-5V之间就可以,而10M得时钟信号的最大输入是 +15 dBm 用CDA-2990 就可以让多台 时钟同步的
调试接口 JTAG 接口,在主板上有 自己搞FPGA的同学可以试试
供电 默认是USB线供电,如果使用 USB 2.0 或 GPSDO,就得接电源了,注意啊,如果自己想配一个,需要是6V3A的,别弄错了,烧了可就得返厂维修了 反正插上电源也没事
默认的 UHD固件 usrp_b200_fpga.bin、usrp_b200_fw.hex

3.2.2 收发的功率

端口 功率 备注
RF A: TX/RX TX最大功率 +20 dBm,RX 最大输入功率-15 dBm 接衰减器,别烧了
RF A: RX2 RX 最大输入功率-15 dBm 接衰减器,别烧了

衰减器可以买是德科技的,质量非常好;国产的也可以,但是精度不行;别问我咋知道的;

3.2.3 核心芯片的参考地址和数据表

芯片 地址 备注
AD9361 https://www.analog.com/en/products/ad9361.html 主射频芯片,目前军工也在用,所以B210可以制作武器 并不是骗人的
Spartan 6 https://www.xilinx.com/products/silicon-devices/fpga/spartan-6.html 主基带芯片,停产了,也不知道未来NI是不是会更新一版,更换新的FPGA芯片
FX3 USB3.0 控制器

3.2.4 LED 的含义

LED灯 颜色的含义 备注
电源灯 蓝色:USB供电; 红色:外置电源供电 前面板
通道1 的 TX/RX 绿色:接收中; 红色:发射中;橙色:收发来回切换 前面板
通道1 的 RX2 绿色:接收中; 前面板
GPS灯 绿色:锁上了; 后面板

3.2.5 硬件原理图

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完整的有8页,去我的网盘去下载;

3.3 b200_mini (暂无NI型号,没编排进去)

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3.3.1 b200_mini 性能指标参数(写招标文件的可以直接抄这段)

项目 指标 备注
频率范围 70M ~ 6G 因为是AD9361芯片
带宽范围 单通道 200 kHz to 56 MHz,最大 56M带宽 61.44MS/s
工作模式 全双工,不支持MIMO 2 Tx & 2 Rx
总线模式 USB 3.0 还带供电功能
是否支持GPSDO 支持插入GPSDO模块(TCXO) 时钟精度更加准确
主控芯片型号 Xilinx Spartan-6 XC6SLX75 FPGA 停产了已经
射频前端 ADC DAC位数 12位 最高位是符号位,剩下的就是小数位,Q0.11(这是FPGA编程工程师懂的符号)
发射信号的EVM ≤−40 dB 看频谱仪的EVM百分比也是可以的
发射的噪声系数 ≤−157 dBm/Hz 不太懂目前
FPGA编程是否支持 用 ISE进行编程,LabVIEW FPGA不支持的哦 Spartan 6 最高支持这个,不支持 vivado
支持外部时钟源 PPS参考信号 和 10Mhz时钟信号 用CDA-2990 就可以让多台 时钟同步的
调试接口 JTAG 接口,在主板上有 自己搞FPGA的同学可以试试
供电 默认是USB线供电,如果使用 USB 2.0 或 GPSDO,就得接电源了 反正插上电源也没事
默认的 UHD固件 usrp_b200_fpga.bin、usrp_b200_fw.hex

3.3.2 b200_mini 核心芯片的参考地址和数据表

芯片 地址 备注
AD9361 https://www.analog.com/en/products/ad9361.html 主射频芯片,目前军工也在用,所以B210可以制作武器 并不是骗人的
Xilinx Spartan-6 XC6SLX75 FPGA https://www.xilinx.com/products/silicon-devices/fpga/spartan-6.html 主基带芯片,停产了,也不知道未来NI是不是会更新一版,更换新的FPGA芯片
FX3 USB3.0 控制器

3.2.3 LED 的含义

LED灯 颜色的含义 备注
电源灯 亮了就是上电了 前面板
TX/RX 绿色:接收中; 红色:发射中;橙色:收发来回切换 前面板
RX2 绿色:接收中; 前面板
GPS灯 绿色:锁上了; 后面板

3.2.4 收发的功率

端口 功率 备注
TRX TX 最大功率 +20 dBm,RX 最大输入功率-15 dBm 接衰减器,别烧了
RX2 RX 最大输入功率-15 dBm 接衰减器,别烧了

衰减器可以买是德科技的,质量非常好;国产的也可以,但是精度不行;别问我咋知道的;

3.2.5 硬件原理图

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这个看起来就好多了,毕竟能看得懂了,这是因为它是后来出现的产品,所以出的图效果好。完整的有11页,去我的网盘去下载;

四、系统框图

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五、官方提供得编程接口

编程语言 备注
GNU Radio Ettus 提供
C++ Ettus 提供
Python Ettus 提供
LabVIEW NI提供
MATLAB、Simulink MathWorks 提供

自研板 国内国际

自研板:根据Ettus公开的图纸、BOM表,制作同样的产品,和原产品具备一样的功能和性能,价格更加的低廉,性价比很高,购买国内自研板非常有助于国内SDR厂商的成长。

1、珞光

外壳尺寸和PCB的外形和原厂的一样,博主是他们的合作伙伴,采购可以直接找我。
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2、海曼无限

外壳不同,内部是一样的。
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3、 天嵌通途

三年前我就在某宝上搜到过,价格很低,但是博主还没有使用过这款产品,看简介称是和原厂的一样。体验过的伙伴,可以告诉我体验如何。
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4、OENTSATA(国际厂家)

外壳不同之外,内部的PCB板是一样的。
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5、Ham Radio Transceiver

虽然外观改变了,但是功能是一样的,这样的厂家生成的成本更低,性能更好。

FPGA芯片也从Xilinx变成了价格更加低廉的Intel牌子。
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USRP 调制解调系列连载

【USRP】调制解调系列1:AM、FM解调
【USRP】调制解调系列2:2ASK、4ASK,基于labview的实现
【USRP】调制解调系列3:2FSK、4FSK、8FSK,基于labview的实现
【USRP】调制解调系列4:BPSK、QPSK、8PSK、OQPSK、Pi/4DQPSK,基于labview的实现
【USRP】调制解调系列5:16QAM、32QAM、64QAM、256QAM、1024QAM、基于labview的实现
【USRP】调制解调系列6:16APSK、32APSK 、基于labview的实现
【USRP】调制解调系列7:GMSK、MSK、基于labview的实现

USRP 仪器 连载系列

【USRP】集成化仪器系列1 :信号源,基于labview实现
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