众所周知，FPGA是从简略的胶合逻辑兼并一向发展到能够完结杂乱的数字功用。在这个进程中，FPGA包含了品种越来越广泛的硬逻辑内核和功用，比如处理 器和专用接口模块。一些FPGA还具有杂乱的模仿功用，如高速收发器，但总的来说，FPGA实际上才触及到模仿国际的边际。
与此相反，现场可编程射频芯片(FPRF) 来源于无线范畴，它给人们带来了令人兴奋的新的或许性。在最高的笼统层，FPRF发送器承受数字化的数据流，然后转换成无线信号。与此一起接纳器履行相反 的操作。别的还有编程要害参数(如射频频率、增益和带宽)的功用。一般一个FPRF芯片包含框图1所示的几个首要部分：
图1：FPRF芯片的几个首要构成部分。
当我第一次学习这种器材时，我发现它带来的射频功用有点类似于FPGA在逻辑域中供给的功用。首要，它由客户进行编程，而不是在工厂中进行编程。其次，配套的东西答应客户进行在线实验和修正参数。第三也是最重要的一点，运用规模仅受用户想象力的约束。
这款FPRF芯片是在美国国内为一家名为Lime Microsystems的英国公司制作的。器材类型是LMS6002D，但Lime公司发明了FPRF这个新的缩略词，由于这个词抓住了产品的实质。
下面让咱们更深化地了解这个产品。无线传输运用了多种不同的调制计划，一起芯片承受同相(I数据)和正交(Q数据)字方式的数据。在发送途径中，数据先经一对片上数模转换器(DAC)转换成两个模仿信号。用户能够挑选旁路掉这些DAC，将模仿信号直接注入器材或监督DAC的输出。
下一步操作是对信号进行滤波。这个滤波器的通带由用户编程为规模从1.5MHz至28MHz的16个不同带宽之一。滤波将信号约束为所选的带宽，并衰减掉任何带外噪声或来自DAC的混叠信号。下面是发送(TX)途径的框图：
图2：发送(TX)途径的框图
滤波器能够将信号提高6dB，随后紧跟着的可编程基带增益电路能够经过调整供给最高达31dB、增量为1dB的增益。然后信号经混频后直接供给所要求的调制 射频输出。发送PLL合成器将输入PLL时钟乘以一个可编程的比值，然后发生一个具有严厉精度的安稳频率。射频增益级电路(当然是可编程的)供给从 FPRF器材输出的终究信号提高。发送功率电平无需任何进一步扩大就满足用于短间隔的通讯，比如数十米。用户能够运用外部扩大电路添加通讯间隔。
不出意外，接纳途径也是高度可编程的。FPRF器材供给三种低噪声扩大器(LNA)挑选。通用的宽带输入电路规划用于处理频谱从300MHz至3.8GHz 的射频输入信号。为了增强功用，别的两个低噪声扩大器别离针对300MHz至2.8GHz(Lo LNA)和1.5GHz至3.8GHz(Hi LNA)的信号进行了优化。下面给出了：
图1：FPRF芯片的几个首要构成部分。
接纳途径中的混频器运用与发送器相同的PLL时钟输入，但用不同的合成器供给全双工和直接下变频功用。在模仿信号被数字化并输出为IQ数据流之前，还要经过可编程增益和滤波电路。
一切不同单元的装备都是经过简略的SPI接口编程进操控逻辑。每个单元都是经过加载一个16位的字进行编程的，这个进程能够是静态的，对更为杂乱的运用来说，也能够在线修正参数。
装备是用简略的图形用户界面完结的，在这个界面上能够操控上述功用以及测验和回路形式。这个图形用户界面如下所示：
图4：用于操控FPRF器材的图形用户界面。
至此咱们现已考虑了器材技术性细节的简略描绘——但你能够用它来做什么呢？好吧，这个芯片规划得十分灵敏，由于它的要害运用之一是毫轻轻蜂窝和轻轻蜂窝，下面我来具体解说。这些盒子用作蜂窝电话的本地基站，而且链接进互联网，然后在家里或小型工作室内供给快速衔接。举例来说，靠我家最近的基站是在山的别的一边，因而我的接纳信号很不安稳。毫轻轻蜂窝能够让我不再依赖于来自基站的信号。
为这些运用规划射频芯片的应战在于，全球的蜂窝体系是不同的，4G或LTE手机要做到真实的全球掩盖，或许需求40种以上不同的组合。因而FPRF规划师不得不做成可编程的，避免受限于单一商场。
一旦你的芯片掩盖了一切蜂窝频率，你也就掩盖了许多其它运用。例如，将电视传送从模仿改为数字能够开释一堆频谱用于新的无线服务。这些频谱被称为“空白电视信号频段”，许多公司正在尽力开发各式各样的产品，规模涵盖了家用电器、智能抄表、机器到机器(M2M)和乡村宽带。
频谱分析仪便是Lime公司用于演示的一个运用。芯片中的接纳器在上述频段上扫描并侦听一切频率，即时输出显现为频谱图。这个运用展现了FPRF芯片快速和动态改动的才能。军用体系制作商很快抓住了这个时机，正在致力于规划软件无线电(SDR)体系。
可是只要当你把FPGA和FPRF组合在一起时工作才真实变得风趣起来。一切现代无线体系都很多短缺用于调整信号并从噪声中恢复出数据的数字处理功用。 Myriad-RF评价板能够衔接TerAsic公司的Altera DeO-Nano板和FPGA 夹层卡(FMC)赛灵思板，包含Artix整个7系列的产品、Kintex和Virtex一切可编程FPGA和Zynq一切可编程SoC。上述运用所需的 Myriad-RF接口板能够经过Azio公司定购。
将FPGA和FPRF电路板组合在一起
一起拜访可编程射频和可修改逻辑敞开了全新的时机。例如，我研讨过在大学教育和研讨中运用FPRF器材的或许性，它将敞开各种缤彩纷呈的运用。研讨人员正在 考虑将这种器材用于蜂窝运用，如此便能够在逻辑域完结特定算法，并在射频输出端检查成果。另一方面，FPRF能够接纳弱小信号，研讨人员能够用FPGA试 验不同的纠错机制。其它或许性包含将FPRF芯片用于评价自组织网络、地上穿透雷达或车到车通讯的资源管理算法。
FPRF答应专业人士和业余爱好者都能拜访灵敏的无线收发器，这些收发器在往后几年中将运用于许多新的产品。当然，假如想要发送无线信号，不要忘了承认当地法规答应的功率电平缓频率。
