高性能射频采样模拟前端AFE7901技术解析
Texas Instruments AFE7901 4T4R RF采样模拟前端（AFE）是一款高性能、宽带宽、多通道收发器，集成了四个射频采样发送器链和四个射频采样接收器链。该器件的工作频率高达7.4GHz，能够在L、S和C波段频率范围内进行直接RF采样。此功能无需额外频率转换级即可实现。其灵活性和密度的提高可实现高通道数、多任务系统。
数据手册：*附件：Texas Instruments AFE7901 4T4R RF采样模拟前端数据手册.pdf
TX信号路径支持数字上行和插值变频选项，通过双或单数字上行变频器为每个TX路径提供高达400MHz的信号带宽。DUC的输出驱动12GSPS DAC（数模转换器），通过混合模式输出选项增强在第二奈奎斯特区的运行。Texas Instruments AFE7901的DAC输出包括一个具有40dB范围以及1dB模拟和0.125dB数字步进的可变增益放大器（TX DSA）。
特性
- 四通道RF采样12GSPS发送DAC
- 四通道RF采样3GSPS接收ADC
- 每个TX或RX的最大RF信号带宽：400MHz
- 射频频率范围：5MHz至7.4GHz
- 数字步进衰减器（DSA）
- TX: 40 dB范围, 0.125 dB步
- RX：25 dB范围，0.5 dB步进
- 单频带或双频带DUC或DDC，用于TX和RX
- 每个TX或RX 16个NCO
- 可选内部PLL或VCO，用于DAC或ADC时钟或DAC或ADC采样率的外部时钟
- Sysref对齐检测器
- SerDes数据接口
- 封装：17mm×17mm FCBGA，0.8mm脚距
功能框图
高性能射频采样模拟前端AFE7901技术解析
一、产品概述
AFE7901是德州仪器(Texas Instruments)推出的一款高性能、宽带宽多通道收发器芯片，集成了四个射频采样发射链和四个射频采样接收链。该器件支持高达7.4GHz的工作频率，无需额外的频率转换级即可在L、S和C波段频率范围内实现直接射频采样。AFE7901采用17mm×17mm FCBGA封装，0.8mm间距，400引脚设计。
二、关键特性
1. 发射通道特性
- 四路射频采样12GSPS发射DAC
- 每路TX最大射频信号带宽：400MHz
- 射频频率范围：5MHz-7.4GHz
- 数字步进衰减器(DSA)：40dB范围，0.125dB步进
- 单或双波段数字上变频器(DUC)
- 每路TX配置16个NCO
- 支持内部PLL/VCO或外部时钟输入
2. 接收通道特性
- 四路射频采样3GSPS接收ADC
- 数字步进衰减器(DSA)：25dB范围，0.5dB步进
- 灵活的数字下变频(DDC)选项
- 每路RX配置16个NCO
- 模拟峰值功率检测器和数字功率检测器
3. 接口特性
- JESD204B/C兼容的SerDes数据接口
- 8个SerDes收发器，速率高达29.5Gbps
- 支持Subclass 1多器件同步
三、应用领域
AFE7901专为高通道数、多任务系统设计，典型应用包括：
四、架构分析
AFE7901采用高度集成的架构设计，每个收发通道包含完整的信号链：
1. 发射信号路径
- 支持插值和数字上变频选项
- 12GSPS DAC输出，支持混合模式增强第二奈奎斯特区操作
- 可变增益放大器(TX DSA)，40dB范围，1dB模拟和0.125dB数字步进
2. 接收信号路径
- 25dB范围DSA，后接3GSPS ADC
- 灵活的抽取选项，支持高达400MHz信号带宽
- 模拟峰值功率检测器和各种数字功率检测器
五、性能指标
1. 发射性能
- DAC分辨率：14位
- 输出功率范围：-3.4dBm至6.5dBm
- SFDR(无杂散动态范围)：39dBc至62dBc
- 噪声谱密度(20MHz偏移)：-129dBFS/Hz至-158dBFS/Hz
2. 接收性能
- ADC分辨率：14位
- 输入频率范围：5MHz-7.4GHz
- 噪声系数：19dB至37.6dB
- SFDR：79dBFS至105dBFS
六、时钟架构
AFE7901提供灵活的时钟选项：
- 支持内部PLL/VCO或外部时钟输入
- 参考时钟输入频率范围：0.1-12GHz
- 集成多个VCO，覆盖7.2GHz至12.288GHz
- 低相位噪声设计，典型值-113dBc/Hz@600kHz偏移
七、电源管理
器件采用多电源域设计：
- 数字核心：0.9V
- 模拟电路：1.2V和1.8V
- 典型功耗：
- 4T4R TDD模式：5.2W
- 4T4R FDD模式：8.8W
- 睡眠模式：1W
八、设计考虑
使用AFE7901时需注意：
- 高频PCB设计规范，确保信号完整性
- 电源去耦和滤波，特别是对敏感的PLL/VCO电源
- 散热管理，最大结温110°C
- 时钟分配网络设计，降低相位噪声
- 针对目标频段的匹配网络优化
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