Spectrum儀器PCIe數(shù)字化儀系列產(chǎn)品現(xiàn)已支持?jǐn)?shù)字下變頻（DDC）,，這主要得益于產(chǎn)品使用的可進(jìn)行動(dòng)態(tài)及即時(shí)處理的外接顯卡,，這也顯著降低了產(chǎn)品的成本,。DDC被廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)，其中包括數(shù)字無線電,、雷達(dá)、移動(dòng)通信,、空間通信或衛(wèi)星通信,。在數(shù)字下變頻過程中，RF信號(hào)或微波信號(hào)被轉(zhuǎn)換為含有有用信號(hào)的基帶,。該轉(zhuǎn)換不僅減少了結(jié)果數(shù)據(jù)集,，還顯著地提升了信號(hào)的質(zhì)量和測(cè)量的精準(zhǔn)度。Spectrum儀器旗下共有48款PCIe數(shù)字化儀卡（采樣率為5MS/s到10GS/s）,，均具備DDC功能,，因此用戶能夠?yàn)槠鋺?yīng)用選擇最為匹配的型號(hào)。

基于FPGA板上DDC 還是外接GPU 卡,？

大部分數(shù)字化儀是通過FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)技術(shù)進(jìn)行數(shù)字下變頻的,。進(jìn)入的模擬信號(hào)先轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，再發(fā)送至FPGA進(jìn)行下變頻,。這種方法雖然快速有效,，但也存在局限性。因?yàn)樗枰褂么笮颓覂r(jià)格昂貴的FPGA技術(shù)和定制化固件,。通常,，定制化固件需要具備專業(yè)的固件開發(fā)技能，并使用價(jià)格不菲的軟件工具,。這一切就造成了這種方法的短板,。

Spectrum儀器的方法顯著地解決了這些弊端。通過該公司的SCAPP（Spectrum的CUDA Access for Parallel Processing）軟件包,，數(shù)字化儀獲取的數(shù)據(jù)就能夠通過其PCIe總線直接傳輸至基于CUDA的GPU,。GPU擁有數(shù)千個(gè)并行工作的內(nèi)核,，可通過C/C++語言創(chuàng)建處理軟件,。由于可使用普通的編程撰方式撰寫定制化的固件，數(shù)字下變頻也變得更加容易,。即使使用測(cè)試版數(shù)字下變頻也能獲得立竿見影的效果,，這為軟件的進(jìn)一步優(yōu)化提供了一個(gè)絕佳的平臺(tái)。

以 12.8 GB/s 流速率運(yùn)行的工作示例

Spectrum儀器的數(shù)字化儀系列產(chǎn)品包括基于M2p,、M4i和M5i平臺(tái)的PCIe卡,。這些產(chǎn)品的采樣率最低可至5MS/s，最高可達(dá)10GS/s,；分辨率為8至16位,，帶寬范圍也在2.5MHz至3GHz以上。圖1所示的M5i系列產(chǎn)品為尖端產(chǎn)品,，擁有最快的采樣率和最高的帶寬,，分辨率可達(dá)12位,。此外，M5i系列的另一個(gè)關(guān)鍵功能是它們能夠以12.8 GB/s的市場(chǎng)領(lǐng)先速率通過PCIe總線傳輸數(shù)據(jù)!

圖1為信號(hào)在數(shù)字下變頻前后的頻域截圖,。使用M5i.3337-x16數(shù)字化儀卡對(duì)速率為6.4GS/s的702MHz輸入信號(hào)采樣,。采集到的數(shù)據(jù)以12.8GB/s的最大傳輸速度持續(xù)傳輸至6144核的Nvidia RTX A4000 GPU上。自此,，工作示例就擁有了進(jìn)行數(shù)字下變頻所需的各種處理模塊,，這其中包括直接數(shù)字頻率合成器（DDS）、低通濾波和下采樣,。GPU則用于數(shù)字下變頻,。在這種情況下，它將數(shù)據(jù)與復(fù)正弦波（由DDS生成）混合,，使用移動(dòng)平均法抽取結(jié)果（在此情況下為512倍）,，將抽取后的數(shù)據(jù)通過有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器傳遞并重新縮放，隨后將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至電腦的內(nèi)存進(jìn)行存儲(chǔ)或進(jìn)一步處理,。

根據(jù)兩個(gè)頻域的截圖顯示,，下轉(zhuǎn)換(綠色)信號(hào)的信噪比比原始(黃色)信號(hào)提高了近10 dB。此外,，數(shù)據(jù)文件已經(jīng)大幅減少了512倍,，但仍然保留了所需信號(hào)頻率范圍內(nèi)的所有重要信息。對(duì)于傳統(tǒng)的個(gè)人電腦來說,，越小的數(shù)據(jù)文件越容易存儲(chǔ),、分析和顯示。

即日起,，數(shù)字下變頻將成為兼具成本效益的SCAPP軟件包的一部分,。該軟件包需要結(jié)合Spectrum儀器全新或已上市的數(shù)字化儀及GPU卡共同使用。

關(guān)于Spectrum儀器

Spectrum儀器成立于1989年,，迄今為止設(shè)計(jì)和研發(fā)了多款模塊化數(shù)字化儀及發(fā)生器產(chǎn)品,，其中包括PC卡（PCIe和PXIe）以及獨(dú)立以太網(wǎng)設(shè)備（LXI）。在過去30年間,，Spectrum獲得了業(yè)界的廣泛認(rèn)可,，旗下產(chǎn)品也被用于行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)及一流大學(xué)的眾多產(chǎn)品和科研項(xiàng)目中。Spectrum儀器總部位于德國(guó)漢堡附近的格羅斯?jié)h斯多爾夫,，憑借卓越的技術(shù)能力和優(yōu)質(zhì)的客戶服務(wù)享譽(yù)全球,。