PZSDR/璞致【PZ-ZU47DR-KFB】——RFSoC 架构下的超宽带软件无线电开发平台标杆

在软件无线电（SDR）向 “超宽带、多通道、实时处理” 升级的浪潮中，璞致电子科技（上海）有限公司推出的 PZ-ZU47DR-KFB 开发板，以 Xilinx ZYNQ UltraScale+ RFSoC XCZU47DR 为核心，构建 “ 超高速射频前端 + 异构计算内核 + 高速互联链路 ” 的一体化解决方案。该产品首次将 8 通道 5Gsps ADC、8 通道 9.85Gsps DAC 与 ARM+FPGA 异构架构深度融合，配合 100G 光接口与 PCIe 3.0 x4 高速链路，为超宽带频谱监测、相控阵雷达、5G/6G 原型验证等场景提供从信号采集到数据处理的全链路支撑，重新定义高端软件无线电的性能与集成度边界。

一、功能卖点

ZYNQ UltraScale+ RFSOC 的 “ARM+FPGA” 架构实现了 “柔性调度 + 刚性实时” 的协同：

· ARM 侧（Cortex-A53）： 运行 Linux 系统，负责上位机交互、算法参数配置、海量数据存储（通过 PS 侧 SSD 接口），支持 Python/PYNQ 环境下的快速原型开发；

· FPGA 侧（930K 逻辑单元）： 承担实时信号处理任务，例如在雷达系统中，可并行实现 8 通道信号的 1024 点 FFT（处理延迟≤100ns），配合 4272 个 DSP Slices 完成高精度浮点运算；

· RPU 侧（Cortex-R5）： 负责实时控制逻辑（如 ADC/DAC 触发、通道切换），，满足工业级实时性要求。

硬指标： 8 通道同步 ADC（5Gsps/12bit）+ 8 通道 DAC（9.85Gsps/14bit），通道间相位差≤1ps，覆盖 0-2.5GHz 全频段。

协同架构： ​4 核 A53 跑 Linux 系统 + 协议栈（如 5G NR 解调），2 核 R5 控实时射频时序

开发支持： ​预装 PYNQ 框架 + 200 + 射频例程（含 LMK04828 时钟配置、DDC/DUC 模块）；

1. 超高速多通道射频前端，突破信号采集与生成极限

· ADC/DAC 性能： 集成 8 通道同步 ADC（5Gsps 采样率，）与 8 通道 DAC（9.85Gsps 采样率），通道间相位一致性≤1ps，支持 0-2.5GHz 超宽带信号实时采集与生成。相比传统分立射频方案，链路损耗降低 80%，系统信噪比（SNR）提升≥3dB，适配多载波、MIMO 等复杂调制场景。

· 时钟同步优化： 搭载专用时钟芯片 LMK04828，支持 ADC/DAC/GT 收发器的全局同步，时钟抖动≤50fs，确保高采样率下的信号完整性，满足相控阵雷达、干涉测量等对时间同步的严苛需求。

2. 异构计算集群，支撑全链路实时信号处理

· 处理器协同架构：

· 4 核 Cortex-A53（1.333GHz）：负责射频协议解析（如 5G NR、雷达信号格式）、数据封装与网络交互，支持 Linux 系统与 Python 开发；

· 2 核 Cortex-R5（533MHz）：专注实时射频控制（如 AGC 增益调节、频率捷变），响应延迟≤10μs；

· 930K 逻辑单元 FPGA+4272 个 DSP Slices：实现硬件加速（如数字下变频 DDC、脉冲压缩、FFT），1024 点 FFT 处理耗时≤1μs，支撑多通道并行处理。

· 存储配置： PS 侧 8GB DDR4（带 ECC 纠错）+ PL 侧 4GB DDR4，32GB eMMC 本地存储，双 512Mb QSPI FLASH（双启动冗余），满足海量射频数据缓存与系统可靠性需求。

3. 高速互联生态，打通 “采集 - 处理 - 传输” 全链路

· 超高速接口： 1 路 100G QSFP28（基于 8 对 GTY 收发器，线速 32.75Gbps）实现海量射频数据回传；1 路 10G SFP 接口支持中距离高速通信；PCIe 3.0 x4（32Gbps）可扩展 GPU 或服务器，构建 “射频前端 - 边缘计算 - 云端分析” 协同架构。

· 通用控制接口： 千兆以太网（配置与低速数据交互）、USB3.0（外设扩展）、CAN/RS485（工业控制）、40P 扩展口（兼容璞致 AD/DA 模块），兼顾射频与通用场景适配。

4. 工业级可靠设计与全栈开发支持

· 环境适应性： 工作温度覆盖 - 40°C~+85°C，通过宽温测试；12V/3A 宽压供电（过流 / 反接保护）；PCB 采用 2mm 厚 6 层板 + 沉金工艺，阻抗控制 ±5%，确保 32.75Gbps 信号与射频链路完整性。

· 开发工具链： 支持 Vivado 2023.1+、PetaLinux，提供射频专用例程（LMK04828 时钟配置、裸机射频收发）；兼容 PYNQ 框架，通过 Jupyter Notebook 实现 Python 与 FPGA 协同开发，快速验证频谱分析、调制解调等算法，降低开发门槛。

三、典型应用领域

1. 超宽带频谱监测与干扰定位

5Gsps ADC 实现 0-2.5GHz 全频段实时采样，FPGA 并行生成频谱瀑布图，Cortex-A53 运行干扰源识别算法（基于机器学习），100G QSFP 回传数据至云端。相比传统设备，监测带宽提升 5 倍，干扰定位精度达 10 米级，适用于无线电监管、电磁环境评估。

2. 多通道相控阵雷达系统

8 通道 ADC 同步采集雷达回波，FPGA 实时完成数字波束形成（DBF）与脉冲压缩，Cortex-R5 控制射频前端时序（重频捷变），PCIe 3.0 x4 扩展 GPU 加速目标跟踪。可实现 360° 全向扫描，目标探测距离提升 30%，分辨率达 0.5m，适用于车载雷达、低空监视。

3. 5G/6G 原型验证平台

8 通道 DAC 生成多载波 NR 信号（9.85Gsps 支持 64QAM 调制），ADC 同步采集空中信号，PYNQ 框架快速验证新波形（如 FBMC），10G SFP 连接基站模拟器。研发周期缩短 60%，支持毫米波频段测试，适用于高校、企业的下一代通信技术预研。

4. 医疗成像与无损检测

ADC 采集超声回波（14bit 分辨率保留微小信号），FPGA 预处理波束合成，Cortex-A53 重建三维图像，Mini DP 实时显示。图像信噪比提升 20%，帧率达 30fps，适用于超声诊断、材料缺陷检测。

关于璞致电子

璞致电子专注于软件无线电、高速信号处理与嵌入式平台的研发设计，致力于为全球科研用户与行业客户提供高可靠、高性价比的通信与信号处理模块解决方案。我们以稳定的产品质量和灵活的定制能力，赢得了多个科研单位和通信企业的信赖。我们诚邀您关注璞致（上海）电子科技有限公司的官方网站及社交媒体，获取更多关于ZU47DR的详细信息及后续动态。

审核编辑 黄宇