随着无线通信、雷达探测和电子侦察等技术的发展，多通道信号同步采集的需求日益突出。我司基于8台USRP-LW N321设备，构建了一套高精度十六路通道信号同步采集系统，该系统通过并行采集与精确时频对齐，可为空间谱测向和MIMO系统等关键应用提供支持。

一、系统描述

十六通道信号同步采集系统基于国产USRP-LW N321平台搭建，主要由USRP-LW N321、主控机、交换机、时钟源OctoClock-LW-G、信号发生器组成。

我们在此系统中使用了8台USRP-LW N321设备（共16通道），所有设备通过万兆光纤接入交换机，并由OctoClock-LW-G时钟源提供同步信号；并采用信号发生器输出的本振信号经功分器分配至各设备，确保16通道相位一致性优于1°；通过百G光纤连接的主控机实现实时监测与数据采集，从而为后续科研分析提供完整的高精度同步信号数据，如高精度空间谱测向或MIMO多发多收系统设计。

二、系统组成

（1）USRP-LW N321：可编程SDR

11 拷贝.jpg

采用USRP-LW N321作为该方案的射频前端，覆盖3MHz到6GHz的频率范围。每通道可提供高达200MHz的瞬时带宽。凭借其高精度同步接口、分布式架构支持及灵活的可编程性，成为构建多通道同步采集系统的理想选择。

分布式系统支持：基于网络架构设计，适合大规模、分布式部署，可灵活扩展通道数量，提供高可靠性和容错能力。

高精度同步能力：支持10MHz时钟参考和PPS时间参考，确保多台设备间的时钟严格对齐；提供外部 TX/RX LO（本振）输入，实现多通道间的相位相干性。

（2）主控机

建议采用配备100G加速卡的高性能服务器作为主控机，其强大的处理能力可高效完成射频前端基带信号的实时处理，同时确保高速数据传输，为复杂系统原型开发和理论验证提供可靠保障。

（3）OctoClock-LW-G时钟源

采用OctoClock-LW-G时钟源，为可编程射频前端提供10MHz、PPS参考，实现多台USRP-LW N321间的时钟和触发信号的同步。

（4）信号发生器

由信号发生器产生外部本振信号并通过功分器将信号分成八路作为八台 USRP-LW N321 的本振输入，保证各 USRP 设备的本振信号源自同一基准，确保本振信号的相位严格同步。

（5）交换机

由于系统由8台USRP-LW N321设备组成，因此使用交换机来连接服务器与USRP设备，实现数据传输。交换机通过万兆光纤连接多台USRP-LW N321，通过100G光纤连接服务器。

三、系统拓扑及连接

（1）CLK和PPS触发的连接

LW OctoClock时钟源为系统提供8路10MHz时钟信号和8路PPS同步信号。连接时钟源的10MHz输出口到USRP-LW N321的REF IN端口；连接时钟源的PPS OUT口到USRP-LW N321的PPS IN端口。

（2）本振连接

将高稳定度信号源通过1:8功分器分配至八台USRP-LW N321的LO输入端口，通过等长电缆布线确保信号传输一致性。从而建立全系统频率/相位/时间三重同步。

（3）数据的连接

来自可编程射频前端的信号数据通过SFP+万兆网口传输至服务器。

（4）射频的连接

每台USRP-LW N321设备支持两个接收通道和两个发射通道，各射频通道通过射频线缆连接到天线，天线按照一定规律排列成天线矩阵。

四、规格参数

记录信号频率范围：3MHz -6GHz（非同步）、450M-6GHz（同步）；
录制信号带宽：3dB带宽最高200MHz、采样率最高250Msps、支持的采样率为主时钟整数倍下分（主时钟可选频率为200 MHz, 245.76 MHz, 250 MHz）；
通道数：标准产品16通道、可根据需求定制更多通道数；
大存储空间： 64TB SSD硬盘存储（在16通道、单通道122.88Msps采样率条件下的记录时长2小时）；
相位同步：支持MIMO 、空间谱测向等需要多通道相位同步的无线电系统（相位一致性：1°以内）；
可视化分析：实时频谱图（最大值，短时平均值，余晖频谱），瀑布图等；
内置GPSDO模块可精准记录采集时的地理位置和时间信息；
纯二进制IQ数据文件, 方便 MATLAB或者其他软件进行分析；
可长时录制, 选择回放所关注的一小段时间的信号。