Texas Instruments AFE7901 4T4R RF采樣模擬前端（AFE）是一款高性能、寬帶寬、多通道收發器，集成了四個射頻采樣發送器鏈和四個射頻采樣接收器鏈。該器件的工作頻率高達7.4GHz，能夠在L、S和C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。其靈活性和密度的提高可實現高通道數、多任務系統。

數據手冊：*附件：Texas Instruments AFE7901 4T4R RF采樣模擬前端數據手冊.pdf

TX信號路徑支持數字上行和插值變頻選項，通過雙或單數字上行變頻器為每個TX路徑提供高達400MHz的信號帶寬。DUC的輸出驅動12GSPS DAC（數模轉換器），通過混合模式輸出選項增強在第二奈奎斯特區的運行。Texas Instruments AFE7901的DAC輸出包括一個具有40dB范圍以及1dB模擬和0.125dB數字步進的可變增益放大器（TX DSA）。

特性

• 四通道RF采樣12GSPS發送DAC
• 四通道RF采樣3GSPS接收ADC
• 每個TX或RX的最大RF信號帶寬：400MHz
• 射頻頻率范圍：5MHz至7.4GHz
• 數字步進衰減器（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，用于TX和RX
• 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
• Sysref對齊檢測器
• SerDes數據接口
  • 兼容JESD204B和JESD204C
  • 8個高達29.5Gbps的SerDes收發器
  • 子類1多器件同步
• 封裝：17mm×17mm FCBGA，0.8mm腳距

功能框圖

高性能射頻采樣模擬前端AFE7901技術解析

一、產品概述

AFE7901是德州儀器(Texas Instruments)推出的一款高性能、寬帶寬多通道收發器芯片，集成了四個射頻采樣發射鏈和四個射頻采樣接收鏈。該器件支持高達7.4GHz的工作頻率，無需額外的頻率轉換級即可在L、S和C波段頻率范圍內實現直接射頻采樣。AFE7901采用17mm×17mm FCBGA封裝，0.8mm間距，400引腳設計。

二、關鍵特性

1. 發射通道特性

• 四路射頻采樣12GSPS發射DAC
• 每路TX最大射頻信號帶寬：400MHz
• 射頻頻率范圍：5MHz-7.4GHz
• 數字步進衰減器(DSA)：40dB范圍，0.125dB步進
• 單或雙波段數字上變頻器(DUC)
• 每路TX配置16個NCO
• 支持內部PLL/VCO或外部時鐘輸入

2. 接收通道特性

• 四路射頻采樣3GSPS接收ADC
• 數字步進衰減器(DSA)：25dB范圍，0.5dB步進
• 靈活的數字下變頻(DDC)選項
• 每路RX配置16個NCO
• 模擬峰值功率檢測器和數字功率檢測器

3. 接口特性

• JESD204B/C兼容的SerDes數據接口
• 8個SerDes收發器，速率高達29.5Gbps
• 支持Subclass 1多器件同步

三、應用領域

AFE7901專為高通道數、多任務系統設計，典型應用包括：

• 雷達系統
• 導引頭前端
• 軍用無線電
• 戰術通信基礎設施
• 無線通信測試設備

四、架構分析

AFE7901采用高度集成的架構設計，每個收發通道包含完整的信號鏈：

1. 發射信號路徑

• 支持插值和數字上變頻選項
• 12GSPS DAC輸出，支持混合模式增強第二奈奎斯特區操作
• 可變增益放大器(TX DSA)，40dB范圍，1dB模擬和0.125dB數字步進

2. 接收信號路徑

• 25dB范圍DSA，后接3GSPS ADC
• 靈活的抽取選項，支持高達400MHz信號帶寬
• 模擬峰值功率檢測器和各種數字功率檢測器

五、性能指標

1. 發射性能

• DAC分辨率：14位
• 輸出功率范圍：-3.4dBm至6.5dBm
• SFDR(無雜散動態范圍)：39dBc至62dBc
• 噪聲譜密度(20MHz偏移)：-129dBFS/Hz至-158dBFS/Hz

2. 接收性能

• ADC分辨率：14位
• 輸入頻率范圍：5MHz-7.4GHz
• 噪聲系數：19dB至37.6dB
• SFDR：79dBFS至105dBFS

六、時鐘架構

AFE7901提供靈活的時鐘選項：

• 支持內部PLL/VCO或外部時鐘輸入
• 參考時鐘輸入頻率范圍：0.1-12GHz
• 集成多個VCO，覆蓋7.2GHz至12.288GHz
• 低相位噪聲設計，典型值-113dBc/Hz@600kHz偏移

七、電源管理

器件采用多電源域設計：

• 數字核心：0.9V
• 模擬電路：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、設計考慮

使用AFE7901時需注意：

1. 高頻PCB設計規范，確保信號完整性
2. 電源去耦和濾波，特別是對敏感的PLL/VCO電源
3. 散熱管理，最大結溫110°C
4. 時鐘分配網絡設計，降低相位噪聲
5. 針對目標頻段的匹配網絡優化