AFE7954是一款高性能、寬帶寬的四通道RF采樣DAC。該器件的工作頻率高達(dá) 12 GHz，可在 L、S、C 和 X 波段頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)直接射頻采樣，而無(wú)需額外的變頻級(jí)。這種密度和靈活性的提高使高通道數(shù)的多任務(wù)系統(tǒng)成為可能。

信號(hào)路徑支持插值和數(shù)字上變頻選項(xiàng)，為四個(gè)DAC （TX）提供高達(dá)1200 MHz的信號(hào)帶寬，為兩個(gè)DAC提供高達(dá)2400 MHz的信號(hào)帶寬。DUC 的輸出驅(qū)動(dòng) 12GSPS DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器），具有混合模式輸出選項(xiàng)，以增強(qiáng)二次奈奎斯特作。DAC輸出包括一個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃?/u>（TX DSA），具有40 dB范圍和1 dB模擬步長(zhǎng)和0.125 dB數(shù)字步長(zhǎng)。
*附件：afe7954.pdf

特性

• 四通道射頻采樣 12GSPS DAC
• 最大射頻信號(hào)帶寬：
  • 4TX：1200 MHz 或
  • 2TX：2400 兆赫
• 射頻頻率范圍：600 MHz - 12 GHz
• 數(shù)字步進(jìn)衰減器 （DSA）：
  • TX：40 dB 范圍，0.125 dB 步長(zhǎng)
• 單頻或雙頻 DUC
• 每個(gè) TX 16 個(gè)士官
• 可選的內(nèi)部PLL/VCO，用于DAC或DAC采樣率的外部時(shí)鐘
• SerDes 數(shù)據(jù)接口：
  • JESD204B和JESD204C兼容
  • 8 個(gè) SerDes 接收器，速度高達(dá) 29.5 Gbps
  • 子類 1 多設(shè)備同步
• 封裝：17 mm × 17 mm FCBGA，0.8 mm 間距

參數(shù)

方框圖

AFE7954 是德州儀器（Texas Instruments）推出的 高性能四通道射頻采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC） ，專為超寬頻、高帶寬射頻信號(hào)處理設(shè)計(jì)，集成 4 路發(fā)射（TX）通道、靈活的數(shù)字上變頻（DUC）與時(shí)鐘鎖相環(huán)（PLL）模塊，支持 600MHz-12GHz 射頻頻率范圍，可直接覆蓋 L、S、C、X 等關(guān)鍵頻段，滿足雷達(dá)、制導(dǎo)前端、國(guó)防通信及無(wú)線測(cè)試設(shè)備對(duì)高動(dòng)態(tài)范圍、低噪聲與高集成度的嚴(yán)苛需求。以下從核心特性、性能參數(shù)、功能架構(gòu)、應(yīng)用設(shè)計(jì)及訂購(gòu)信息等方面展開(kāi)總結(jié)。

一、核心特性與產(chǎn)品定位

1. 基礎(chǔ)參數(shù)與架構(gòu)

• 通道與分辨率 ：
  • 通道配置：4 路獨(dú)立發(fā)射（TX）通道，支持單通道 / 雙通道高帶寬模式（4TX 時(shí) 1200MHz 帶寬、2TX 時(shí) 2400MHz 帶寬），適配多頻段同時(shí)發(fā)射場(chǎng)景（如國(guó)防通信多波形傳輸）。
  • 分辨率：14 位 DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器），兼顧信號(hào)精度與采樣速率，在 12GSPS 最高采樣率下仍保持低失真特性，滿足復(fù)雜射頻信號(hào)生成需求。
• 頻率與帶寬 ：
  • 射頻頻率范圍：600MHz-12GHz，覆蓋 Sub-6GHz（5G）、毫米波低段（6-12GHz）及衛(wèi)星通信頻段，支持 “直接射頻采樣” 架構(gòu)，無(wú)需額外混頻器，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
  • 采樣率：DAC 最高 12GSPS（吉采樣 / 秒），支持 1st Nyquist（600MHz-6GHz）與 2nd Nyquist（6-12GHz）雙模式，通過(guò)交織（Interleave）與混合（Mix Mode）技術(shù)擴(kuò)展頻率覆蓋。
• 供電與功耗 ：
  • 供電電壓：多組供電域，涵蓋 0.9V（數(shù)字核心，如 DVDD0P9）、1.2V（模擬電路，如 VDD1P2RX/TX）、1.8V（射頻與 GPIO，如 VDD1P8TXDAC），適配不同模塊功耗需求。
  • 功耗：正常工作模式（4TX 單頻段）典型功耗 5011mW，休眠模式低至 1132mW，平衡高性能與低功耗（如雷達(dá)間歇工作場(chǎng)景節(jié)能需求）。
• 封裝與可靠性 ：
  • 封裝：17mm×17mm 400 引腳 FC-BGA（球柵陣列），帶散熱焊盤，結(jié)到板熱阻 4.85°C/W，優(yōu)化高溫環(huán)境（如密閉制導(dǎo)設(shè)備）散熱。
  • 工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：工作溫度 - 40°C 至 + 85°C（環(huán)境溫度）、結(jié)溫最高 125°C，ESD 防護(hù)（人體放電模型 HBM±1000V、帶電設(shè)備模型 CDM±150V），滿足國(guó)防與工業(yè)領(lǐng)域可靠性要求。

2. 核心增強(qiáng)功能

• 靈活的增益與衰減控制 ：
  • 數(shù)字步進(jìn)衰減器（DSA）：每路 TX 通道集成 40dB 范圍 DSA，支持 1dB 模擬步進(jìn)與 0.125dB 數(shù)字步進(jìn)，校準(zhǔn)后衰減精度（DNL）±0.1dB，可實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)射功率，適配不同鏈路損耗（如雷達(dá)目標(biāo)距離變化）。
  • 增益平坦度：600MHz 帶寬內(nèi)增益平坦度 ±1.2dB，20MHz 窄帶內(nèi) ±0.1dB，確保寬頻段內(nèi)信號(hào)幅度一致性，避免頻段間功率波動(dòng)。
• 高動(dòng)態(tài)范圍與低失真 ：
  • 線性度：三階互調(diào)失真（IMD3）低至 - 88dBc（850MHz，-13dBFS 雙音輸入），雜散抑制比（SFDR）最高 79.4dBc（1.8GHz），減少信號(hào)失真，保障射頻信號(hào)純度（如雷達(dá)波形無(wú)雜散干擾）。
  • 噪聲性能：噪聲譜密度（NSD）低至 - 157.6dBFS/Hz（850MHz，0dB 衰減），在寬頻率范圍內(nèi)保持低噪聲，適配微弱信號(hào)放大場(chǎng)景（如國(guó)防通信低功率發(fā)射）。
• 時(shí)鐘與同步能力 ：
  • 集成 PLL/VCO：內(nèi)置 4 組 VCO（壓控振蕩器），覆蓋 7.2-12.08GHz 頻率范圍，閉環(huán)相位噪聲低至 - 146dBc/Hz（11.79848GHz，50MHz 偏移），支持內(nèi)部 PLL 或外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng) DAC，確保時(shí)鐘信號(hào)低抖動(dòng)。
  • 多設(shè)備同步：支持 JESD204B/C 接口 Subclass 1 同步，8 路 SerDes 接收器最高 29.5Gbps 速率，可實(shí)現(xiàn)多片 AFE7954 時(shí)鐘與數(shù)據(jù)同步，適配大規(guī)模多通道系統(tǒng)（如相控陣?yán)走_(dá)）。
• 數(shù)字信號(hào)處理 ：
  • 數(shù)字上變頻（DUC）：每路 TX 通道集成單 / 雙頻段 DUC，支持 16 個(gè)數(shù)控振蕩器（NCO），可直接將基帶信號(hào)上變頻至射頻頻段，減少外部變頻電路，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。
  • 插值濾波：支持 8×-96× 靈活插值，將低速率基帶信號(hào)提升至 12GSPS DAC 采樣率，適配不同基帶數(shù)據(jù)源（如 FPGA 輸出的 500MSPS 信號(hào)）。

3. 典型應(yīng)用場(chǎng)景

• 雷達(dá)與制導(dǎo)系統(tǒng) ：支持 600MHz-12GHz 寬頻段信號(hào)生成，14 位 DAC 與低 IMD3 特性可生成復(fù)雜雷達(dá)波形（如線性調(diào)頻 LFM），適配車載雷達(dá)、防空雷達(dá)等。
• 國(guó)防通信 ：4 通道獨(dú)立發(fā)射支持多頻段同時(shí)傳輸（如 1.8GHz+2.6GHz 雙頻段通信），1200MHz 帶寬可承載高速率數(shù)據(jù)鏈，滿足戰(zhàn)術(shù)通信需求。
• 無(wú)線測(cè)試設(shè)備 ：直接射頻采樣架構(gòu)可模擬多標(biāo)準(zhǔn)射頻信號(hào)（如 5G NR 100MHz、LTE 20MHz），誤差向量幅度（EVM）低至 0.2%（850MHz），滿足信號(hào)發(fā)生器高精度測(cè)試需求。

二、關(guān)鍵性能參數(shù)

1. 核心電氣性能（典型值，TA ? =25**°**C， nominal 供電）

三、核心功能架構(gòu)

1. 發(fā)射（TX）模塊

（1）DAC 與信號(hào)調(diào)理

• DAC 核心特性 ：
  • 14 位分辨率，支持 “交織模式”（1st Nyquist）與 “混合模式”（2nd Nyquist），12GSPS 采樣率下在 12GHz 頻段仍保持低失真（如 9.6GHz 時(shí) IMD3=-52dBc），適配毫米波信號(hào)生成。
  • 輸出驅(qū)動(dòng)：內(nèi)置可變?cè)鲆娣糯笃鳎╒GA），配合 40dB DSA 實(shí)現(xiàn)發(fā)射功率精細(xì)控制，滿足不同距離目標(biāo)的信號(hào)覆蓋需求（如雷達(dá)近距離低功率、遠(yuǎn)距離高功率切換）。
• 數(shù)字上變頻（DUC） ：
  • 單 / 雙頻段支持：每路 TX 通道可配置為單頻段（如僅 3.5GHz）或雙頻段（如 1.8GHz+2.6GHz），16 個(gè) NCO 可獨(dú)立設(shè)置頻率，實(shí)現(xiàn)多波形同時(shí)上變頻，無(wú)需外部混頻器。
  • 插值濾波：支持 8×-96× 插值，通過(guò)半帶濾波器與 FIR 濾波器抑制鏡像頻率，確保插值后信號(hào)雜散低于 - 60dBc，簡(jiǎn)化后端射頻濾波設(shè)計(jì)。

（2）線性度與雜散控制

• 預(yù)失真優(yōu)化 ：內(nèi)置數(shù)字預(yù)失真（DPD）電路，可補(bǔ)償 DAC 非線性失真，在高輸出功率下（如 4.2dBm@850MHz）仍保持低 IMD3（-66dBc@-7dBFS 雙音），提升復(fù)雜信號(hào)（如 5G NR）的線性度。
• 雜散抑制 ：通過(guò)優(yōu)化 DAC 電流源設(shè)計(jì)與時(shí)鐘抖動(dòng)控制，固定雜散（如 fS/4、fS/2）低于 - 48dBFS，確保射頻輸出信號(hào)純度，避免對(duì)鄰近頻段的干擾（如國(guó)防通信中避免雜散泄露）。

2. 時(shí)鐘與 PLL 模塊

（1）PLL/VCO 時(shí)鐘生成

• 多 VCO 覆蓋 ：集成 4 組 VCO（VCO1：7.2-8.8GHz、VCO2：8.8-9.7GHz、VCO3：9.7-11.6GHz、VCO4：11.6-12.08GHz），通過(guò)分頻系數(shù)（1/2/3/4/6）適配不同 DAC 采樣率（如 12GSPS 需 12GHz VCO 時(shí)鐘）。
• 相位噪聲優(yōu)化 ：PLL 環(huán)路濾波器支持軟件配置，在 11.79848GHz 頻率下，100Hz 偏移相位噪聲 - 88dBc/Hz、1MHz 偏移 - 136dBc/Hz，減少時(shí)鐘噪聲對(duì) DAC 輸出信號(hào)的影響（如避免相位噪聲導(dǎo)致雷達(dá)測(cè)距誤差）。

（2）時(shí)鐘同步與分發(fā)

• 外部時(shí)鐘接口 ：支持 491.52MHz 參考時(shí)鐘輸入（REFCLK），可通過(guò) PLL 倍頻至 12GHz，也可直接接入外部 12GHz 時(shí)鐘驅(qū)動(dòng) DAC，適配不同系統(tǒng)時(shí)鐘架構(gòu)。
• JESD204C 同步 ：8 路 SerDes 接收器支持 29.5Gbps 速率，Subclass 1 同步模式可實(shí)現(xiàn)多片 AFE7954 的時(shí)鐘與數(shù)據(jù)對(duì)齊，同步誤差低于 50ps，滿足相控陣?yán)走_(dá)波束成形需求。

3. 數(shù)字接口與控制

• SPI 配置接口 ：支持 SPI 接口配置 DAC 增益、DSA 衰減、PLL 頻率等參數(shù)，寄存器寫(xiě)入時(shí)鐘周期最低 25ns，適配系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)整（如實(shí)時(shí)切換雷達(dá)波形頻率）。
• 監(jiān)控與保護(hù) ：每路 TX 通道集成射頻過(guò)壓檢測(cè)器與峰值功率檢測(cè)器，可實(shí)時(shí)監(jiān)控輸出功率，避免過(guò)功率損壞外部功率放大器（PA），提升系統(tǒng)可靠性。