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Digitizer mit Digital-Down-Conversion via GPU

24. April 2023 - Alle PCIe-Digitizerkarten von Spectrum Instrumentation können jetzt mithilfe einer kostengünstigen Software-Option und einer externe GPU-Karte eine digitale Abwärtskonvertierung (DDC = Digital-Down-Conversion) durchführen. DDC ist eine leistungsstarke Technologie, die überwiegend in Kommunikationssystemen wie Digitalfunk, Radar, Mobiltelefonie, Weltraum- oder Satellitenkommunikation verwendet wird. Beim DDC-Verfahren werden HF- oder Mikrowellensignale in das Basisband umgewandelt, welches die interessanten Signalanteile enthält. Die Konvertierung reduziert die Datenmenge drastisch und verbessert gleichzeitig die Signalqualität und Messgenauigkeit.

Spectrum Instrumentation verfügt über 48 verschiedene PCIe- Digitizer (mit Abtastraten von 5 MS/s bis 10 GS/s), die allesamt die neue DDC-Funktion ausführen können, so dass ein Kunde das „Perfect-Fit“-Modell für seine Anwendung wählen kann.

Die meisten DDC-Implementierungen für Digitizer verwenden das on-board FPGA (Field Programmable Gate Array). Die eingehenden analogen Signale werden in digitale Daten umgewandelt, bevor diese zur Abwärtskonvertierung an das FPGA weitergeleitet werden. Dies ist eine schnelle und effiziente Möglichkeit, hat aber Nachteile. Sie erfordert große und teure FPGA-Ressourcen sowie speziell erstellte Firmware. Die Anpassung dieser Firmware ist eine enorme Herausforderung, weil spezielle Kenntnisse in der Firmware-Entwicklung und kostspielige Software-Tools erforderlich sind. Der Ansatz von Spectrum Instrumentation beseitigt diese Hürden. Durch die Verwendung spezieller SCAPP-Treiber (Spectrum’s CUDA Access for Parallel Processing) können die vom Digitizer erfassten Daten über den PCIe-Bus direkt an eine CUDA-basierte GPU-Karte gestreamt werden. Durch Verwendung einer GPU kann die Verarbeitungssoftware in C/C++ programmiert werden. Dies ermöglicht eine viel einfachere DDC-Implementierung, da eine Anpassung mit normalen Programmierkenntnissen vorgenommen werden kann. Der Start mit einem getesteten DDC-Beispiel liefert sofortige Ergebnisse für den Nutzer und bietet eine Plattform, von der aus weitere Softwareoptimierungen möglich sind.

Das Digitizer-Sortiment von Spectrum Instrumentation umfasst unter anderem 48 PCIe-Karten in drei verschiedenen Modellfamilien (M2p, M4i und M5i). Diese bieten Abtastraten von niedrigen 5 MS/s bis hin zu ultraschnellen 10 GS/s, mit Auflösungen von 8 bis 16 Bit und Bandbreiten von 2,5 MHz bis über 3 GHz.

www.spectrum-instrumentation.com/