十六通道信號同步采集系統(tǒng)基于珞光電子的USRP-LW N321平臺搭建，主要由USRP-LW N321、主控機、交換機、時鐘源OctoClock-LW-G、信號發(fā)生器組成。

圖1 系統(tǒng)搭建圖 

我們在此系統(tǒng)中使用了8臺USRP-LW N321設(shè)備（共16通道），所有設(shè)備通過萬兆光纖接入交換機，并由OctoClock-LW-G時鐘源提供同步信號；并采用信號發(fā)生器輸出的本振信號經(jīng)功分器分配至各設(shè)備，確保16通道相位一致性優(yōu)于1°；通過百G光纖連接的主控機實現(xiàn)實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集，從而為后續(xù)科研分析提供完整的高精度同步信號數(shù)據(jù)，如高精度空間譜測向或MIMO多發(fā)多收系統(tǒng)設(shè)計。

（1）可編程SDR

圖2 USRP-LW N321

采用USRP-LW N321作為該方案的射頻前端，覆蓋3MHz到6GHz的頻率范圍。每通道可提供高達(dá)200MHz的瞬時帶寬。憑借其高精度同步接口、分布式架構(gòu)支持及靈活的可編程性，成為構(gòu)建多通道同步采集系統(tǒng)的理想選擇。

分布式系統(tǒng)支持：基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計，適合大規(guī)模、分布式部署，可靈活擴展通道數(shù)量，提供高可靠性和容錯能力。

高精度同步能力：支持10MHz時鐘參考和PPS時間參考，確保多臺設(shè)備間的時鐘嚴(yán)格對齊；提供 外部 TX/RX LO（本振）輸入，實現(xiàn)多通道間的相位相干性。

（2）主控機

建議采用配備100G加速卡的高性能服務(wù)器作為主控機，其強大的處理能力可高效完成射頻前端基帶信號的實時處理，同時確保高速數(shù)據(jù)傳輸，為復(fù)雜系統(tǒng)原型開發(fā)和理論驗證提供可靠保障。

（3）時鐘源

圖3 OctoClock-LW-G時鐘源

采用OctoClock-LW-G時鐘源，為可編程射頻前端提供10MHz、PPS參考，實現(xiàn)多臺USRP-LW N321間的時鐘和觸發(fā)信號的同步。

（4）信號發(fā)生器

由信號發(fā)生器產(chǎn)生外部本振信號并通過功分器將信號分成八路作為八臺 USRP-LW N321 的本振輸入，保證各 USRP 設(shè)備的本振信號源自同一基準(zhǔn)，確保本振信號的相位嚴(yán)格同步。

（5）交換機

由于系統(tǒng)由8臺USRP-LW N321設(shè)備組成，因此使用交換機來連接服務(wù)器與USRP設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。交換機通過萬兆光纖連接多臺USRP-LW N321，通過100G光纖連接服務(wù)器。

圖4 硬件連接圖

（1）CLK和PPS觸發(fā)的連接

LW OctoClock時鐘源為系統(tǒng)提供8路10MHz時鐘信號和8路PPS同步信號。連接時鐘源的10MHz輸出口到USRP-LW N321的REF IN端口；連接時鐘源的PPS OUT口到USRP-LW N321的PPS IN端口。

將高穩(wěn)定度信號源通過1:8功分器分配至八臺USRP-LW N321的LO輸入端口，通過等長電纜布線確保信號傳輸一致性。從而建立全系統(tǒng)頻率/相位/時間三重同步。

（3）數(shù)據(jù)的連接

來自可編程射頻前端的信號數(shù)據(jù)通過SFP+萬兆網(wǎng)口傳輸至服務(wù)器。

（4）射頻的連接

每臺USRP-LW N321設(shè)備支持兩個接收通道和兩個發(fā)射通道，各射頻通道通過射頻線纜連接到天線，天線按照一定規(guī)律排列成天線矩陣。

圖5 信號采集軟件界面

（1）通道數(shù)擴展

系統(tǒng)基于分布式架構(gòu)設(shè)計，可通過增加USRP-LW N321設(shè)備數(shù)量實現(xiàn)通道數(shù)的線性擴展。當(dāng)前16通道配置（8臺設(shè)備）可輕松升級至32通道（16臺設(shè)備）或更高，只需相應(yīng)增加交換機端口和時鐘分配單元即可。

（2）SDR設(shè)備升級

系統(tǒng)支持更換不同性能的SDR設(shè)備，用戶可根據(jù)具體測試需求選擇更高帶寬、多種頻段、更低噪聲系數(shù)或更高動態(tài)范圍的產(chǎn)品。比如：珞光電子全新推出的八通道高性能通用軟件無線電相參設(shè)備Luowave LW820等。