5G-A、卫星互联网、MIMO雷达、通感一体化技术快速迭代,无线设备的研发验证对信道仿真提出更高带宽、更高动态、多通道同步、高动态实时仿真的要求。无线信道仿真仪可以在实验室复现真实空间中的无线传播效应,替代成本高昂、重复性差的外场测试,是新一代无线通信装备研发必不可少的核心测试仪器。作为信道仿真仪前端的核心,高速射频ADC负责射频信号数字化、输出IQ采样数据流,芯片性能直接决定整机仿真保真度。本文围绕无线信道仿真场景,介绍奇历士高速射频ADC芯片方案以及完整产品与服务体系
,展现国产高速转换器在高端射频测试装备赛道的替代价值。
一、无线信道仿真概述
无线信号在空间传播过程中,会经过建筑物、山体等反射形成多条传播路径,伴随时延差、幅度衰减、多普勒频移、随机衰落、噪声叠加等效应,最终接收机收到的信号是多路径信号叠加后的畸变波形。
无线信道仿真仪的核心目标,就是在实验室环境可控复现上述复杂信道特性:发射端射频信号经过前端采集数字化,送入FPGA完成实时信道卷积运算,叠加多径、多普勒、衰落模型,再经DAC还原射频信号送给待测接收机,完成闭环测试。
该设备广泛用于卫星通信、5G-A、毫米波MIMO、导航、电磁对抗等装备研发验证,是无线通信产业链上游关键测试基础设施。
二、奇历士公司简介
奇历士(Caelus)是专注高性能ADC/DAC正向研发的国产芯片设计企业,核心团队拥有十余年高速数模转换器研发量产经验,深耕射频直采架构流水线ADC技术路线,面向测试测量、空天电子、电力监测、光通信、高端仪器等战略赛道。公司不局限于芯片交付,同步配套评估板卡、硬件设计服务、固件与测量软件方案,为客户提供从芯片选型、原理图设计、时序同步调试到信号采集后处理的一站式系统解决方案,助力高端电子装备产业链自主可控。
三、核心标杆产品:12位10.4GSPS射频直采ADC
奇历士CAE2200为12位精度、最高10.4GSPS采样率射频采样ADC,模拟带宽6GHz,支持双通道同步IQ采集,JESD204B高速串行接口,原生适配多通道同步架构,是面向宽带射频仪器场景的主力型号。
该芯片对标海外主流型号TI ADC12DJ5200、ADI AD9213,在同等性能指标下,芯片功耗相比ADC12DJ5200、AD9213降低30%以上,显著降低整机散热压力与多通道阵列功耗开销,非常适合MIMO多通道信道仿真仪高密度板卡布局。芯片支持射频直采架构,省去复杂模拟混频链路,简化信道仿真仪前端硬件设计,提升系统相位一致性与长期稳定性。
四、奇历士完整ADC产品矩阵
- CAE2X00系列:12位精度,采样率1GSPS~10.4GSPS,模拟带宽6GHz。主打中高速射频直采,适配数据采集卡、电力局放冲击测量、工业自动化、卫星通信、量子计算、毫米波雷达、相控阵雷达、电子对抗等场景。
- CAE2X00S系列:12位精度,最高20.8GSPS,模拟带宽6GHz,面向宽带示波器、超宽带射频测量等高带宽仪器场景。
- CAE3X00系列:精度覆盖12位~16位,采样率10MSPS~600MSPS,属于中高精度SAR/流水线ADC,适配消费电子、工业控制、汽车电子、航空航天等海量、高可靠中低速采集场景。
- CAE4X00系列:12位精度,采样率10GSPS~80GSPS,模拟带宽最高80GHz,面向光通信、数据中心、云计算、高端测量仪器、国家大科学装置、AI光子计算等前沿超高带宽场景。
五、系统级产品业务体系
奇历士打造“芯片+系统方案”一体化交付能力,不只是芯片供应商:
1. 板卡业务:配套全系列ADC评估板、FMC采集子卡、同步采集板卡,客户可快速搭建评估与原型验证平台;
2. 设计服务:提供原理图、PCB、时钟树、电源、JESD204B同步时序等硬件设计技术支持;
3. 固件软件业务:FPGA驱动、时序校准、数据接收、DDC数字下变频、数据流上传上位机固件参考工程;
4. 基于人工智能的测量设备软件:信号波形分析、频谱分析、脉冲参数提取、波形智能识别后处理软件,降低客户仪器开发门槛。
六、无线信道仿真工作原理与国内技术卡点
无线信道仿真核心数学基础是时域信号与信道冲击响应卷积:ADC采集得到IQ时域信号,在FPGA中与预设信道冲击响应做实时卷积运算,复现多径时延、多普勒、瑞利/莱斯衰落等传播效应。整套系统对前端ADC提出严苛要求:高线性度、高SFDR、低噪声、多通道纳秒级同步、稳定JESD204B链路、低功耗。
当前国内无线信道仿真整机已经实现突破,但产业链上游仍存在明显卡点:高端宽带射频直采ADC长期高度依赖海外器件,供货周期长、成本高、存在供应链风险;海外芯片功耗偏高,多通道MIMO阵列整机散热设计难度大;海外器件配套技术资料、本地技术支持有限,客户定制化调试周期长。国产高速射频ADC的成熟落地,是打通信道仿真仪全链路自主可控的关键一环。
七、奇历士高速射频ADC:赋能宽带无线信道仿真
在无线信道仿真仪架构中,奇历士CAE2200高速射频ADC承担射频前端数字化核心角色:射频输入信号直接送入ADC完成射频直采,输出同步IQ采样数据流,经由JESD204B接口送入FPGA。FPGA读取IQ数据流,加载信道模型参数,完成实时信道卷积运算,动态叠加多径、多普勒、衰落效应,处理完成的数字信号送入后级DAC还原射频信号,输出给待测终端完成测试闭环。
依托CAE2200低功耗、高线性度、双通道同步IQ采样能力,一方面可以简化传统超外差模拟前端,减少混频器、本振带来的相位误差;另一方面低功耗特性让多通道MIMO信道阵列更容易布局散热,提升整机通道规模。同时奇历士配套板卡、固件、测量软件一站式服务,大幅缩短信道仿真仪器厂商的开发周期,降低调试难度。
面向5G-A、卫星互联网、下一代通信测试持续增长的需求,奇历士高速射频ADC为国产无线信道仿真装备提供可靠的上游核心器件选择,加速高端射频测试仪器国产化替代进程。
