AFE7950-x 是一款高性能、寬帶寬的多通道收發器，集成了四個射頻采樣發射器鏈、四個射頻采樣接收器鏈和兩個射頻采樣反饋鏈（總共六個射頻采樣 ADC）。該器件的工作頻率高達 12GHz，可在 L、S、C 和 X 波段頻率范圍內實現直接射頻采樣，而無需額外的變頻級。這種密度和靈活性的提高使高通道數的多任務系統成為可能。

TX信號路徑支持插值和數字上變頻選項，為四個TX提供高達1200MHz的信號帶寬，為兩個TX提供高達2400MHz的信號帶寬。DUC的輸出驅動12GSPS DAC（數模轉換器），具有混合模式輸出選項，以增強二次奈奎斯特作。DAC輸出包括一個可變增益放大器（TX DSA），范圍為40dB，模擬步長為1dB，數字步長為0.125dB。
*附件：afe7950-sp.pdf

每個接收器鏈包括一個 25dB 范圍的數字步進衰減器 （DSA），然后是一個 3GSPS ADC（模數轉換器）。每個接收器通道都有一個模擬峰值功率檢測器和各種數字功率檢測器，以輔助外部或內部自主自動增益控制器，以及用于器件可靠性保護的射頻過載檢測器。靈活的抽取選項可優化四個不帶 FB 路徑的 RX 高達 1200MHz 的數據帶寬，或 600MHz 的 2 個 FB 路徑（每個 1200MHz 帶寬）。

特性

• AFE7950-SP 的輻射硬度保證：
  • 單事件閂鎖 （SEL）：70MeV-cm2/mg
  • RLAT 總電離劑量 （TID）：100krad （Si）
• 耐輻射 AFE7950-SEP：
  • 單事件閂鎖 （SEL）：43MeV-cm2/mg
  • RLAT 總電離劑量 （TID）：30krad （Si）
• 四個RF采樣12GSPS TX DAC
• 六個射頻采樣 3GSPS RX ADC
• 最大射頻信號帶寬：1200MHz（或 2400TX 為 2MHz）
• 射頻頻率范圍：
  • 發射：600MHz至12GHz
  • 接收：5MHz 至 12GHz
• 數字步進衰減器 （DSA）：
  • TX：40dB范圍，0.125dB步長
  • RX 或 FB：25dB 范圍，0.5dB 步長
• 用于 TX 和 RX 的單頻或雙頻 DUC 或 DDC
• SerDes 數據接口：
  • 8 個高達 24.75Gbps 的 SerDes 收發器
  • 兼容 JESD204B/C 子類 1
• 封裝：17mm × 17mm FCBGA，0.8mm 間距
• 篩分：
  • 一個制造、組裝和測試站點
  • 產品可追溯性
  • 延長產品生命周期
  • 擴展產品變更通知
  • 供應商物料圖紙
  • 輻射批次驗收測試 （RLAT）（僅限 AFE7950-Sx）
  • 符合 ASTM E595 出氣規范（僅限 AFE7950-Sx）
  • 生產老化（僅限 AFE7950-SP）

參數

方框圖

一、產品概述

AFE7950-x 系列是德州儀器推出的高性能、寬帶寬多通道射頻采樣模擬前端（AFE），包含 AFE7950-SP（抗輻射保障型）、AFE7950-SEP（抗輻射耐受型）、AFE7950-EP（增強型）等型號，文檔編號 SBASAG7A，2024 年 3 月首次發布，8 月修訂。該系列集成 4 個射頻采樣發射鏈、4 個射頻采樣接收鏈及 2 個射頻采樣反饋鏈（共 6 個射頻采樣 ADC），工作頻率最高達 12GHz，支持 L、S、C、X 頻段直接射頻采樣，無需額外頻率轉換階段，可提升系統密度與靈活性，適用于衛星通信有效載荷下行鏈路、衛星遙測有效載荷下行鏈路等場景。

二、核心特性

（一）抗輻射性能

不同型號抗輻射參數存在差異，具體如下：

此外，AFE7950-Sx 型號（含 SP/SEP）還符合 ASTM E595 釋氣規范，支持單一制造 / 組裝 / 測試站點生產、晶圓批次追溯，具備長產品生命周期，且 AFE7950-SP 含生產老化測試。

（二）關鍵性能參數

1. 收發通道性能
   • 發射端（TX） ：配備 4 個 12GSPS 射頻采樣 DAC，支持單 / 雙頻段數字上變頻器（DUC），4 通道工作時信號帶寬達 1200MHz，2 通道工作時帶寬可擴展至 2400MHz；集成 40dB 范圍數字步進衰減器（DSA），模擬步進 1dB、數字步進 0.125dB，輸出端含可變增益放大器。
   • 接收端（RX） ：6 個 3GSPS 射頻采樣 ADC，4 通道無反饋路徑時信號帶寬 1200MHz，2 個反饋路徑啟用時帶寬 600MHz（每通道 1200MHz）；每個接收鏈含 25dB 范圍 DSA，步進 0.5dB，配備模擬峰值功率檢測器、多種數字功率檢測器及射頻過載檢測器，保障設備可靠性。
2. 頻率與接口
   • 射頻頻率范圍：TX 為 600MHz-12GHz，RX 為 5MHz-12GHz。
   • SerDes 數據接口：8 個 SerDes 收發器，速率最高 24.75Gbps，兼容 JESD204B/C subclass 1，支持 8b/10b 和 64b/66b 編碼，含加擾 / 解擾功能（64b/66b 強制，8b/10b 可選）及鏈路層初始化與監控機制。
3. 其他特性 ：支持單 / 雙頻段 DUC/DDC（數字下變頻器），具備靈活的插值與抽取選項；內置 PLL/VCO 時鐘子系統，參考時鐘頻率 0.1-12GHz，PFD 頻率 100-500MHz；符合 ESD 防護標準，人體放電模型（HBM）1000V，帶電器件模型（CDM）150V。

三、器件信息

（一）型號詳情

（二）封裝與機械特性

• 采用 17mm×17mm 倒裝芯片球柵陣列（FC-BGA）封裝，0.8mm 引腳間距，400 個 SnPb 焊球；
• 熱學參數：結到環境熱阻（RθJA）15.3°C/W，結到外殼（頂部）熱阻（RθJC (top)）0.44°C/W，結到板熱阻（RθJB）4.8°C/W，結到板特征參數（ΨJB）4.5°C/W；
• 工作結溫（TJ）最高 110°C，存儲溫度范圍 - 65-150°C。

四、電氣規格

（一）絕對最大額定值

• 電源電壓 ：不同電源類型電壓范圍不同，如 DVDD0P9、VDDT0P9 為 - 0.3-1.2V；VDD1P2 系列（RX/TXCLK 等）為 - 0.3-1.4V；VDD1P8 系列（RX/RXCLK 等）為 - 0.5-2.1V。
• 輸入輸出電壓 ：RXIN±、FBIN±、TXOUT± 等模擬引腳電壓范圍為 - 0.5 至對應正電源 + 0.3V；REFCLK±、SYSREF± 等數字引腳為 - 0.3-1.4V；GPIO 等 CMOS 接口為 - 0.5 至 VDD1P8GPIO+0.3V。
• 電流與溫度 ：任意輸入峰值電流 ±20mA，總輸入峰值電流 30mA；結溫（TJ）最大 150°C，存儲溫度 - 65-150°C。

（二）推薦工作條件

• 電源電壓 ：0.9V 電源（如 DVDD0P9）典型 1.9V，范圍 0.925-0.95V；1.2V 電源（如 VDD1P2RX）典型 1.2V，范圍 1.15-1.25V；1.8V 電源（如 VDD1P8RX）典型 1.8V，范圍 1.75-1.85V。
• 溫度 ：工作環境溫度 - 45-85°C，工作結溫最高 110°C。
• 輸入信號 ：CLK± 共模電壓典型 0.4V，SYSREF± 共模電壓 0-1.0V，差分峰峰值電壓隨頻率不同有特定范圍要求。

（三）收發端關鍵電氣特性（典型值 TA=25°C）

1. 發射端（TX）
   • DAC 分辨率 14 位，采樣速率 9-12GSPS；輸出功率隨頻率變化，如 fout=850MHz 時典型 4.2dBm，fout=9600MHz 時典型 - 4.3dBm；
   • 線性度：fout=850MHz 時，三階互調失真（IMD3）典型 - 66dBc（-7dBFS 每音調），無雜散動態范圍（SFDR）典型 51dBc；
   • 噪聲：20MHz 偏移時噪聲譜密度（NSD）典型 - 156dBFS/Hz（fout=850MHz，Atten=0dB）。
2. 接收端（RX）
   • ADC 分辨率 14 位，采樣速率 1.5-3GSPS；輸入功率范圍寬，如 fIN=830MHz 時最小滿量程輸入功率 - 2.9dBm，最大滿量程輸入功率（可靠性限制）16.7dBm（DSA=20dB）；
   • 噪聲：fIN=830MHz 時，NSD 典型 - 155.2dBFS/Hz（DSA=3dB），噪聲系數（NF）最小 19.1dB；
   • 線性度：fIN=830MHz 時，IMD3 典型 - 82dBc（-7dBFS 每音調），SFDR 典型 88dBFS。

（四）功耗特性

不同工作模式下功耗差異顯著，例如：

• 模式 1（4T2F-FDD，FB 100% 工作，無 RX） ：總功耗約 6027.1mW，其中 DVDD0P9/VDDT0P9 電流 2041.3mA，VDD1P8 系列總電流 1559.2mA，VDD1P2 系列總電流 1153mA。
• 模式 8（睡眠模式） ：總功耗降至 956.8mW，各電源電流大幅降低，如 DVDD0P9/VDDT0P9 電流 313.1mA，VDD1P2 系列總電流 74.2mA。

五、功能描述

（一）發射鏈路（TX）

1. DAC 核心與輸出模式 ：含 4 個 12GSPS DAC，支持非歸零（NRZ）、歸零（RTZ）、射頻（RF）、雙邊沿采樣（DES）四種輸出模式，不同模式在通直流特性、頻率范圍、峰值功率上有差異，如 RF 模式不通直流，最佳頻率范圍 F_CLK/2-F_CLK，峰值功率 - 2.8dBFS。
2. 數字上變頻器（DUC） ：4 個 DUC 支持 4 路復（I/Q）輸入流，插值倍數 2x-256x，內置 64 位頻率分辨率數控振蕩器（NCO），可混頻至目標載波頻率，支持相位連續、相干、同步更新模式，頻率可通過 SPI 或 FR 接口更新。
3. 數字步進衰減器（DSA） ：40dB 衰減范圍，模擬 1dB 步進、數字 0.125dB 步進，衰減精度高，校準后微分非線性（DNL）±0.1dB，相位精度 ±1-2deg（隨頻率變化）。

（二）接收鏈路（RX）

1. ADC 核心與信號處理 ：6 個 3GSPS ADC，支持靈活抽取（如 6x、12x、24x），優化數據帶寬；每個接收鏈含 25dB 范圍 DSA（0.5dB 步進），校準后衰減精度 ±0.1dB，相位精度 ±0.9-1.8deg。
2. 功率檢測與保護 ：內置模擬峰值功率檢測器、數字功率檢測器，輔助自動增益控制（AGC）；射頻過載檢測器可保護器件免受過高輸入功率損壞。

（三）時鐘與同步

1. 時鐘子系統 ：包含 PLL/VCO，支持 PLL 時鐘模式（6GHz 以下輸出頻率）和外部時鐘模式（6GHz 以上輸出頻率），參考時鐘頻率 0.1-12GHz，VCO 有 4 個頻段（7.2-7.68GHz、8.8-9.1GHz 等），閉環相位噪聲優異，如 fPLL=11.79848GHz 時，1MHz 偏移典型 - 119dBc/Hz。
2. JESD204C 接口同步 ：支持 SYSREF 信號用于多器件同步，SYSREF 周期需為器件內所有時鐘整數倍，內置 SYSREF 位置檢測器與采樣位置選擇功能，可通過 SYSREF_ZOOM 調整步長，保證時序裕量。

（四）JESD204C 接口

• 支持 8b/10b 和 64b/66b 編碼，16 條 SerDes 通道（AFE7950-SP），速率 9.5-24.75Gbps（依模式不同）；
• 含物理層 CTLE 均衡、鏈路層初始化與監控，支持多器件同步與確定性延遲，可通過交叉開關映射 lanes 簡化 PCB 布線。

六、典型特性（TX/RX）

（一）發射端典型特性

1. 輸出功率與衰減 ：輸出功率隨頻率升高略有下降，如 800MHz 時典型 4.2dBm，9.6GHz 時典型 - 4.3dBm；DSA 衰減與輸出功率呈線性關系，衰減 40dB 時功率降至 - 35dBm 左右。
2. 線性度與噪聲 ：IMD3 隨音調間隔增大而改善，如 800MHz 時，20MHz 間隔典型 - 66dBc，400MHz 間隔提升至 - 70dBc；NSD 隨衰減增加而升高，如 800MHz 時，Atten=0dB 典型 - 156dBFS/Hz，Atten=39dB 升至 - 134dBFS/Hz。
3. 調制性能 ：20MHz LTE 信號 ACPR 典型 - 68.5dBc（Atten=0dB），100MHz NR 信號 EVM 典型 1-5%（依 DSA 設置變化）。

（二）接收端典型特性

1. 增益平坦度與噪聲 ：800MHz 頻段內增益平坦度 ±0.2dB（20MHz 帶寬），NSD 典型 - 155dBFS/Hz（DSA=4dB），噪聲系數最小 19.1dB。
2. 線性度 ：IMD3 隨輸入幅度降低而改善，如 800MHz 時，-7dBFS 每音調典型 - 82dBc，-30dBFS 每音調提升至 - 110dBc；SFDR 典型 88dBFS（fIN=830MHz）。

七、器件與文檔支持

1. 文檔更新 ：用戶可通過 TI 官網設備產品文件夾注冊通知，獲取每周文檔更新摘要，修訂歷史記錄關鍵變更（如 2024 年 8 月將射頻頻率范圍從 10.2GHz 更新為 12GHz）。
2. 技術支持 ：提供 TI E2E?支持論壇，工程師可獲取驗證答案與設計幫助；提供參考設計、安全信息等資源。
3. 靜電放電（ESD）警示 ：器件易受 ESD 損壞，需遵循適當防護措施，避免性能退化或失效。
4. 術語表 ：包含文檔中關鍵術語、 acronyms 定義，便于理解技術參數。