Texas Instruments AFE7951 4T4R RF采樣模擬前端（AFE）是一款高性能、寬帶寬、多通道收發(fā)器，集成了四個RF采樣發(fā)送器鏈和四個RF采樣接收器鏈。該器件的工作頻率高達12GHz，能夠在L、S、C和X波段頻率范圍內進行直接RF采樣。此功能無需額外頻率轉換級即可實現(xiàn)。其靈活性和密度的提高可實現(xiàn)高通道數(shù)、多任務系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments AFE7951 4T4R RF采樣模擬前端數(shù)據(jù)手冊.pdf

TX信號路徑支持數(shù)字上行和插值變頻選項，可為每個TX通道提供高達400MHz的信號帶寬。DUC的輸出驅動12GSPS DAC（數(shù)模轉換器），通過混合模式輸出選項增強在第二奈奎斯特區(qū)的運行。Texas Instruments AFE7951的DAC輸出包括一個具有40dB范圍以及1dB模擬和0.125dB數(shù)字步進的可變增益放大器（TX DSA）。

特性

• 四通道RF采樣12GSPS發(fā)送DAC
• 四通道RF采樣3GSPS接收ADC
• 最大RF信號帶寬：400MHz
• 射頻頻率范圍：600MHz至12GHz
• 數(shù)字步進衰減器（DSA）
  • TX: 40 dB范圍, 0.125 dB步
  • RX：25 dB范圍，0.5 dB步進
• 單頻帶或雙頻帶DUC或DDC
• 每個TX或RX 16個NCO
• 可選內部PLL或VCO，用于DAC或ADC時鐘或DAC或ADC采樣率的外部時鐘
• SerDes數(shù)據(jù)接口
  • 兼容JESD204B和JESD204C
  • 8個高達29.5Gbps的SerDes收發(fā)器
  • 子類1多器件同步
• 封裝：17mm×17mm FCBGA，0.8mm腳距

功能框圖

AFE7951：高性能射頻采樣模擬前端的技術解析與應用

1. 引言?

Texas Instruments的AFE7951是一款集成了4通道發(fā)射（TX）和4通道接收（RX）的射頻采樣模擬前端（AFE），專為高帶寬、多通道無線通信和雷達系統(tǒng)設計。其核心特性包括12GSPS的DAC和3GSPS的ADC，支持直接射頻采樣，覆蓋L、S、C和X頻段（600MHz至12GHz），無需額外混頻級。本文將從器件特性、關鍵參數(shù)、應用場景及設計要點展開分析。

?2. 核心特性與優(yōu)勢?

?2.1 高集成度架構?

• ?發(fā)射路徑?：
  每通道集成12GSPS DAC，支持數(shù)字上變頻（DUC）和40dB范圍的數(shù)字步進衰減器（DSA），輸出帶寬達400MHz。
  • ?關鍵性能?：
    • 輸出功率：最高4.2dBm（850MHz，-0.5dBFS）。
    • 無雜散動態(tài)范圍（SFDR）：>68dBc（850MHz）。
    • 諧波抑制：HD2 <-49dBc，HD3 <-62dBc（850MHz）。
• ?接收路徑?：
  每通道集成3GSPS ADC，支持25dB DSA和數(shù)字下變頻（DDC），輸入帶寬達400MHz。
  • ?關鍵性能?：
    • 噪聲密度：-155.2dBFS/Hz（830MHz，DSA=3dB）。
    • SFDR：88.2dBFS（830MHz，AIN=-3dBFS）。

?2.2 靈活的時鐘配置?

• ?時鐘模式?：支持PLL內部時鐘（參考頻率491.52MHz）或外部時鐘（最高12GHz）。
• ?相位噪聲?：
  • PLL模式：-113dBc/Hz@600kHz偏移（11.8GHz輸出）。
  • 外部時鐘模式：附加相位噪聲<-88dBc/Hz@100Hz偏移（9.6GHz）。

?2.3 接口與同步?

• ?數(shù)據(jù)接口?：JESD204B/C兼容的8通道SerDes，速率高達29.5Gbps，支持多器件同步（Subclass 1）。
• ?封裝?：17mm×17mm FCBGA，0.8mm間距，優(yōu)化高頻布局。

?3. 典型應用場景?

?3.1 雷達系統(tǒng)?

• ?優(yōu)勢?：寬頻帶（600MHz-12GHz）支持多波段雷達，高動態(tài)范圍（TX IMD3 <-66dBc，RX SFDR >80dB）提升目標檢測精度。
• ?案例?：相控陣雷達前端，利用4T4R通道實現(xiàn)波束成形。

?3.2 戰(zhàn)術通信?

• ?需求?：抗干擾與高吞吐量。AFE7951的DUC/DDC支持多載波聚合（如4×100MHz NR），ACPR <-60dBc（2.6GHz LTE）。

?3.3 測試設備?

• ?適用性?：寬帶信號生成與分析，12GSPS DAC和3GSPS ADC滿足5G/Wi-Fi 6E測試需求。

?4. 設計注意事項?

?4.1 電源管理?

• ?多電壓域?：
  • 數(shù)字核心：0.9V（DVDD0P9）。
  • 射頻模擬：1.2V/1.8V（VDD1P2RX/VDD1P8TX）。
  • ?功耗示例?：4T4R FDD模式總功耗9.04W（12GSPS DAC + 3GSPS ADC）。

?4.2 熱設計?

• ?熱阻?：結到環(huán)境熱阻（RθJA）16.2°C/W，需通過散熱器或PCB銅層優(yōu)化結溫（Tj≤110°C）。

?4.3 布局建議?

• ?高頻信號?：
  • 差分對嚴格等長（如TXOUT±、RXIN±）。
  • 隔離TX/RX通道，降低串擾（典型隔離度>70dB）。

?5. 實測性能與優(yōu)化?

?5.1 發(fā)射性能?

• ?EVM?：0.2%（20MHz LTE，850MHz）。
• ?ACPR?：-70.7dBc（鄰道，850MHz，-13dBFS輸出）。

?5.2 接收性能?

• ?IMD3?：-82.4dBc（830MHz，-7dBFS雙音）。
• ?增益平坦度?：±0.1dB（600-1500MHz，DSA=4dB）。