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【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 4：N200 / N210

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【USRP】产品型号、参数、架构全解析系列 4：N200 / N210

2024-07-10 16:34| 来源: 网络整理| 查看: 265

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：

LabVIEWMATLABSimulinkGNU RadioPythonC & Cpp 二、N 系列、以太网接口（NI-2920、NI-2930）

上文介绍了USB系列，这期就来介绍以太网系列，也就是Ettus的N系列。这是我用过的最好用的电台之一，如果您的应用场景是教学，那一定要用N210系列，千万不要听销售胡说用X310来教学，推X310这个产品是因为利润多。

在这里插入图片描述 USRP N 系列提供高带宽、高动态范围处理能力。 USRP N 系列的千兆以太网接口可实现双向高达 50 MS/s 的高速流传输能力（8 位样本）。 这些功能与即插即用 MIMO 功能相结合，使 USRP N系列成为软件定义无线电系统的理想选择。

三、产品参数 3.1 N210

在这里插入图片描述

3.1.1 产品包装

包含有：

N210 硬件各个国家标准的电源插头电源适配器一根以太网线两根 sma线 在这里插入图片描述 3.1.2 N210 PCB 板子

纯粹的是一个N210的底座，还没有添加射频子板，有了子板之后，才具备射频的能力。 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

3.1.3 N210 + 射频子板

底座本身就是一个ADC和DAC、用来采集基带信号，而负责把信号从基带搬移到射频，再从射频搬移到基带的就是射频子板，子板的能力，直接决定了大部分指标参数。

3.1.3.1 射频子板

射频子板列表：

型号频率范围带宽是否支持N210TwinRX10M~6G80M不支持UBX10M~6G160M不支持WBX50M~2.2G120M不支持SBX400M~4.4G120M不支持CBX1.2G~6G120M不支持UBX10M~6G40M支持WBX50M~2.2G40M支持SBX400M~4.4G40M支持CBX1.2G~6G40M支持DBSRX2800M~2.3G1-60 MHz支持LFRX\LFTX0-30 MHz30 MHz支持BasicRX\BasicTX1-250 MHz250 MHz支持 3.1.3.1 射频子板如何安装到N210里面

如何将射频子板安装到N210里面呢，请按照以下的步骤进行安装：

1、 准备好所有的物品

在这里插入图片描述

N200/N210电源线一根千兆网线2根sma线 (SMA to MCX)一块wbx板子六颗螺丝静电手环绝缘手套扳手灯工具 2、 拆开上盖子

拧下 USRP 背面的 2 颗螺丝，然后拆下顶盖。（盖子前部有凸缘，向上提起约15度并向后摆动） 在这里插入图片描述

3、 外壳接地、安装螺栓

将子板上 8 个螺丝孔中的 6 个与 USRP 主板支架对齐（它们仅向一个方向移动）。WBX 将仅使用 6 个安装点。 在这里插入图片描述

4、 安装射频子板

正确对齐子板后，您可以将子板按到其下方的连接器上（您会感觉到它们卡入到位）。 在这里插入图片描述 孔位对齐 在这里插入图片描述 按压下去 在这里插入图片描述

5、 安装六颗螺丝

在这里插入图片描述

6、 安装sma线

首先拿出馈线。 在这里插入图片描述

建议一次连接一根隔板电缆以避免混淆。请注意将子板的每个连接器安装到哪个前面板点（RF1、RF2）（TX/RX、RX2）。 在这里插入图片描述 拧紧 在这里插入图片描述 完成之后 在这里插入图片描述 内部是这样的 在这里插入图片描述

整体来看是 在这里插入图片描述

7、 安装盖子，拧紧螺丝

在这里插入图片描述

8、 连接网线和电源线

在这里插入图片描述

9、 连接天线

在这里插入图片描述

9、 配置电脑IP

在您计划用于连接到 USRP 的计算机（主机）上，将以太网适配器设置为 IP 地址 192.168.10.1，子网掩码为 255.255.255.0。将千兆位以太网电缆的另一端连接到您的计算机。注意：N200/N210 仅支持 1 GigE 以太网速度。 在这里插入图片描述

10、打开 USRP 电源 11、从主机 Ping 设备

ping设备的指令

$ping 192.168.10.2

示例输出：

$ ping 192.168.10.2 PING 192.168.10.2 (192.168.10.2) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 192.168.10.2: icmp_seq=1 ttl=32 time=0.994 ms 64 bytes from 192.168.10.2: icmp_seq=2 ttl=32 time=1.35 ms 64 bytes from 192.168.10.2: icmp_seq=3 ttl=32 time=1.06 ms 64 bytes from 192.168.10.2: icmp_seq=4 ttl=32 time=1.33 ms ^C --- 192.168.10.2 ping statistics --- 4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3004ms rtt min/avg/max/mdev = 0.994/1.187/1.354/0.166 ms 12、打印设备信息（包含射频子板的信息）

假设您已正确安装 UHD 驱动程序，您现在可以在终端/命令窗口中运行此命令：

$ uhd_usrp_probe

显示的信息如下：

$ uhd_usrp_probe linux; GNU C++ version 4.8.4; Boost_105400; UHD_003.010.git-156-g2d68f228 -- Opening a USRP2/N-Series device... -- Current recv frame size: 1472 bytes -- Current send frame size: 1472 bytes -- Detecting internal GPSDO.... No GPSDO found _____________________________________________________ / | Device: USRP2 / N-Series Device | _____________________________________________________ | / | | Mboard: N210r4 | | hardware: 2577 | | mac-addr: 00:00:00:00:00:00 | | ip-addr: 192.168.10.2 | | subnet: 255.255.255.255 | | gateway: 255.255.255.255 | | gpsdo: none | | serial: xxxxxxx | | FW Version: 12.4 | | FPGA Version: 11.1 | | | | Time sources: none, external, _external_, mimo | | Clock sources: internal, external, mimo | | Sensors: mimo_locked, ref_locked | | _____________________________________________________ | | / | | | RX DSP: 0 | | | Freq range: -50.000 to 50.000 MHz | | _____________________________________________________ | | / | | | RX DSP: 1 | | | Freq range: -50.000 to 50.000 MHz | | _____________________________________________________ | | / | | | RX Dboard: A | | | ID: WBX, WBX + Simple GDB (0x0053) | | | Serial: xxxxxxxx | | | _____________________________________________________ | | | / | | | | RX Frontend: 0 | | | | Name: WBXv2 RX+GDB | | | | Antennas: TX/RX, RX2, CAL | | | | Sensors: lo_locked | | | | Freq range: 68.750 to 2200.000 MHz | | | | Gain range PGA0: 0.0 to 31.5 step 0.5 dB | | | | Bandwidth range: 40000000.0 to 40000000.0 step 0.0 Hz | | | | Connection Type: IQ | | | | Uses LO offset: No | | | _____________________________________________________ | | | / | | | | RX Codec: A | | | | Name: xxxxxxxx | | | | Gain range digital: 0.0 to 6.0 step 0.5 dB | | | | Gain range fine: 0.0 to 0.5 step 0.1 dB | | _____________________________________________________ | | / | | | TX DSP: 0 | | | Freq range: -50.000 to 50.000 MHz | | _____________________________________________________ | | / | | | TX Dboard: A | | | ID: WBX (0x0052) | | | Serial: xxxxxxxx | | | _____________________________________________________ | | | / | | | | TX Frontend: 0 | | | | Name: WBXv2 TX+GDB | | | | Antennas: TX/RX, CAL | | | | Sensors: lo_locked | | | | Freq range: 68.750 to 2200.000 MHz | | | | Gain range PGA0: 0.0 to 25.0 step 0.1 dB | | | | Bandwidth range: 40000000.0 to 40000000.0 step 0.0 Hz | | | | Connection Type: IQ | | | | Uses LO offset: No | | | _____________________________________________________ | | | / | | | | TX Codec: A | | | | Name: xxxxxxxx | | | | Gain Elements: None

在打印输出的信息中，是可以得到硬件的所有信息。

13、运行 频谱监测

尝试 GNU Radio 附带的 UHD_FFT 演示。

将天线连接至 TX/RX从终端运行以下命令。 该命令将启动 uhd_fft 并使用具有 10 dB 增益和 10 MS/s 采样率的 TX/RX 天线将 USRP 调整至 100 MHz。 $ uhd_fft --args "addr=192.168.10.2" -A TX/RX -s 10e6 -g 10 -f 100e6

请添加图片描述 恭喜！ 您已成功设置并验证了新的 USRP N200/N210。 继续往下阅读。

3.1.4 N210 性能指标参数（写招标文件的可以直接抄这段） 3.1.4.1 型号参数 项目指标备注频率范围0 ~ 6G因为是母版，不包含射频子板频率精度~2.5ppmTCXO带宽范围40M实际20M工作模式全双工，支持MIMOMIMO需要两台结合起来的哦总线模式以太网1G的是否支持GPSDO支持插入GPSDO模块(OCXO)时钟精度更加准确主控芯片型号Xilinx® Spartan® 3A-DSP 3400 FPGA停产了已经射频前端 ADC14位100 MS/s射频前端 DAC16位400 MS/s25M 信号带宽8位采样点位数信号带宽50M 信号带宽16位采样点位数信号带宽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10 MHz 参考时钟输入 0 to 15 dBm注意范围PPS信号输入 3.3 to 5Vpp注意范围调试接口JTAG 接口，在主板上有自己搞FPGA的同学可以试试供电接电源了电源默认的 UHD固件usrp_n210_r4_fpga.bit 、usrp_n210_fw.bin 3.1.4.2 射频性能参数

RF Performance Data (with WBX)

SSB/LO Suppression -35/50 dBcPhase Noise 1.8 GHz 10kHz -80 dBc/HzPhase Noise 1.8 GHz 100kHz -100 dBc/HzPhase Noise 1.8 GHz 1MHz -137 dBc/HzPower Output 15 dBmIIP3 (@ typ NF) 0 dBmTypical Noise Figure 5 dB 3.1.4.3 物理尺寸 22 x 16 x 5 cm1.2 kg 3.1.4.4 PCB的结构尺寸图

在这里插入图片描述

3.1.4.5 外壳的结构尺寸图

在这里插入图片描述

3.1.4.6 硬件的原理图

在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

3.1.5 核心芯片的参考地址和数据表 芯片地址备注AD9777http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD9777.pdf16-Bit DACADS62P4Xhttp://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads62p45.pdf14-Bit ADCXC3SD3400AFG676http://www.xilinx.com/support/documentation/data_sheets/ds529.pdfFPGAAD9510http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD9510.pdf时钟ET1011C2http://download.siliconexpert.com/pdfs/2008/04/26/isys/lsi/ds06-161gphy_et1011c_09-28-2007.pdf以太网控制器CY7C1354Chttp://www.cypress.com/file/43236/downloadRAMMAX232http://www.ti.com/lit/ds/symlink/max232.pdfDrivers/Receiver 3.2.6 收发的功率

功率和射频子板有关系的，所以需要根据不同的射频子板，来说明不同的输出功率。

射频子板输出功率输入功率备注WBX0-25dB0-31.5dBSBX0-31.5dB0-31.5dBCBX0-31.5dB0-31.5dBUBX0-31.5dB0-31.5dB 3.2.7 LED 的含义 灯说明A发射中…BMIMO 线接入C接收中…D固件已加载，亮了才是正常的E参考时钟已锁定FCPLD 程序已加载 3.2.8 ISE FPGA编程

在这里插入图片描述 使用下载器就可以进行下载bit文件了。

3.2.8 系统架构图

在这里插入图片描述

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