AFE79xx系列四通道射頻收發(fā)器深入剖析

在無線通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，高性能、寬頻帶的多通道收發(fā)器在宏遠(yuǎn)程無線電單元（RRU）、有源天線系統(tǒng) mMIMO（AAS）、小基站等應(yīng)用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。今天我們來深入了解一下德州儀器（TI）的AFE79xx系列四通道射頻收發(fā)器，包括AFE7920、AFE7921、AFE7988和AFE7989，看看它們具備哪些強(qiáng)大的特性和優(yōu)勢。

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AF79xx特性亮點(diǎn)

高速采樣功能

AFE79xx系列具備出色的采樣能力，采用四個(gè)射頻采樣發(fā)射鏈和四個(gè)射頻采樣接收鏈。發(fā)射端配備了四通道12GSPS的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），能夠快速準(zhǔn)確地將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號(hào)；接收端則采用四通道3GSPS的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），可以高效地將模擬射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。此外，AFE792x系列還擁有雙路3GSPS的反饋ADC，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的反饋控制能力。

寬頻帶信號(hào)處理

該系列產(chǎn)品支持較寬的射頻信號(hào)帶寬。在發(fā)射和反饋路徑上，不同型號(hào)的帶寬有所不同，例如AFE7920/88的帶寬可達(dá)1200MHz，AFE7989為400MHz，AFE7921為800MHz；接收路徑上，AFE7920/88的帶寬為600MHz，AFE7921/AFE7989為400MHz。這種寬頻帶能力使其能夠滿足多頻段4G和5G基站的需求。

靈活的衰減控制

數(shù)字步進(jìn)衰減器（DSA）為系統(tǒng)提供了靈活的增益控制。發(fā)射路徑的DSA衰減范圍為40dB，具有1dB的模擬步進(jìn)和0.125dB的數(shù)字步進(jìn)；接收和反饋路徑的DSA衰減范圍為25dB，步進(jìn)為0.5dB。通過精確的衰減控制，可以優(yōu)化信號(hào)的強(qiáng)度，提高系統(tǒng)的性能。

數(shù)字上下變頻功能

AFE7920/88型號(hào)支持單頻段或雙頻段的數(shù)字上變頻器（DUC）和數(shù)字下變頻器（DDC），用于發(fā)射和接收信號(hào)的處理。DUC能夠?qū)⒒鶐盘?hào)上變頻到射頻頻段，DDC則將射頻信號(hào)下變頻到基帶。同時(shí)，雙數(shù)控振蕩器（NCO）實(shí)現(xiàn)了快速的頻率切換，支持時(shí)分雙工（TDD）操作，在發(fā)射和接收模式之間能夠快速切換。

時(shí)鐘與數(shù)據(jù)接口

內(nèi)部集成的鎖相環(huán)（PLL）和壓控振蕩器（VCO）可以為DAC和ADC生成時(shí)鐘信號(hào)，也支持以DAC或ADC速率輸入外部時(shí)鐘。數(shù)據(jù)接口方面，符合JESD204B和JESD204C標(biāo)準(zhǔn)，具備8個(gè)最高可達(dá)29.5Gbps的串行器/解串器（SerDes）收發(fā)器，支持8b/10b和64b/66b編碼，分辨率可選12位、16位、24位和32位，還支持子類1多設(shè)備同步功能。

緊湊的封裝形式

采用17mm × 17mm的FCBGA封裝，引腳間距為0.8mm，這種緊湊的封裝設(shè)計(jì)有利于減小PCB尺寸，降低系統(tǒng)成本。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

AFE79xx系列適用于多種無線通信基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用：

• 宏遠(yuǎn)程無線電單元（RRU）：在宏基站中，RRU需要處理大量的射頻信號(hào)，AFE79xx的高速采樣和寬頻帶處理能力能夠滿足其對(duì)信號(hào)處理的要求。
• 有源天線系統(tǒng)mMIMO（AAS）：mMIMO技術(shù)需要多個(gè)通道進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射和接收，AFE79xx的多通道特性可以很好地適配這種系統(tǒng)。
• 小基站和直放站：這些設(shè)備通常對(duì)尺寸和成本有較高的要求，AFE79xx的緊湊封裝和高性能能夠滿足其需求。
• 分布式天線系統(tǒng)（DAS）：DAS用于室內(nèi)或室外的信號(hào)覆蓋擴(kuò)展，AFE79xx的寬頻帶和靈活的衰減控制可以優(yōu)化信號(hào)的傳輸和覆蓋。

工作原理與功能模塊

接收鏈

每個(gè)接收鏈由一個(gè)25dB范圍的DSA、一個(gè)3GSPS的ADC組成。模擬峰值功率檢測器和各種數(shù)字功率檢測器可以輔助外部或內(nèi)部的自動(dòng)增益控制器（AGC），同時(shí)還有射頻過載檢測器，用于保護(hù)設(shè)備的可靠性。單或雙DDC提供最高可達(dá)600MHz的組合信號(hào)帶寬。在TDD模式下，接收通道可以動(dòng)態(tài)地在業(yè)務(wù)接收器（TDD RX）和寬帶反饋接收器（TDD FB）之間切換，且可以復(fù)用相同的模擬輸入。

發(fā)射鏈

發(fā)射鏈包含單或雙DUC，支持最高1200MHz的組合信號(hào)帶寬。DUC的輸出驅(qū)動(dòng)一個(gè)12GSPS的DAC，DAC具有混合模式輸出選項(xiàng)，可增強(qiáng)第二或第三奈奎斯特區(qū)的工作性能。DAC輸出還包括一個(gè)可變增益放大器（TX DSA），具有40dB的衰減范圍和精細(xì)的步進(jìn)控制。

反饋路徑

反饋路徑由一個(gè)25dB范圍的DSA驅(qū)動(dòng)一個(gè)3GSPS的射頻采樣ADC，后面接一個(gè)帶寬最高可達(dá)1200MHz的DDC。反饋路徑用于監(jiān)測發(fā)射信號(hào)，提供反饋信息以優(yōu)化發(fā)射性能。

功能模塊圖解析

文檔中給出了AFE7920/AFE7921和AFE7988/89的功能模塊圖，通過這些模塊圖可以清晰地看到各個(gè)功能模塊之間的連接關(guān)系和信號(hào)流向。例如，從時(shí)鐘輸入（CLKIN）經(jīng)過PLL生成系統(tǒng)時(shí)鐘，為DAC和ADC提供同步時(shí)鐘信號(hào)；信號(hào)在DUC、DAC、DSA等模塊中進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，然后通過天線發(fā)射出去；接收信號(hào)則經(jīng)過ADC、DDC等模塊進(jìn)行處理。

版本修訂歷史

該數(shù)據(jù)手冊有多次版本修訂，每次修訂都對(duì)產(chǎn)品的狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行了更新。例如，從2019年12月的原始版本到2020年6月的C版本，AFE7920、AFE7921和AFE7988的設(shè)備狀態(tài)從高級(jí)信息逐漸變?yōu)樯a(chǎn)數(shù)據(jù)，AFE7921的最大發(fā)射/反饋射頻信號(hào)帶寬從400MHz提升到了800MHz。這反映了產(chǎn)品在不斷優(yōu)化和完善。

設(shè)備與文檔支持

第三方產(chǎn)品聲明

TI明確表示，發(fā)布關(guān)于第三方產(chǎn)品或服務(wù)的信息并不構(gòu)成對(duì)這些產(chǎn)品或服務(wù)的認(rèn)可或擔(dān)保。

相關(guān)鏈接

提供了每個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品文件夾、訂購、技術(shù)文檔、工具與軟件以及支持與社區(qū)資源的快速訪問鏈接，方便工程師獲取所需信息。

文檔更新通知

工程師可以在ti.com上的設(shè)備產(chǎn)品文件夾中注冊通知，每周接收產(chǎn)品信息變更的摘要，并通過查看修訂歷史了解具體的變更細(xì)節(jié)。

技術(shù)支持資源

TI的E2E?支持論壇是工程師獲取快速、可靠答案和設(shè)計(jì)幫助的重要渠道。在這里，工程師可以搜索現(xiàn)有答案或提出自己的問題，獲得專家的指導(dǎo)。

靜電放電注意事項(xiàng)

由于集成電路容易受到靜電放電（ESD）的損壞，TI建議在處理這些芯片時(shí)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，否則可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備性能下降甚至完全失效。

機(jī)械、封裝與訂購信息

封裝信息

AFE79xx系列產(chǎn)品均采用FCBGA（ABJ）封裝，引腳數(shù)為400，每盤90個(gè)，采用JEDEC TRAY（5+1）包裝，支持RoHS標(biāo)準(zhǔn)，引腳鍍層/球材料為SNAGCU，MSL等級(jí)為3級(jí)，回流焊峰值溫度為260°C，工作溫度范圍為 -40°C 至 85°C。

包裝材料信息

詳細(xì)列出了托盤的尺寸參數(shù)，包括外長度、寬度、高度、單元間距、邊緣到角部口袋中心的測量值等，這些信息對(duì)于產(chǎn)品的存儲(chǔ)和運(yùn)輸非常重要。

封裝外形、示例電路板布局和模板設(shè)計(jì)

提供了封裝外形的詳細(xì)尺寸圖、示例電路板布局和模板設(shè)計(jì)，為工程師進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)提供了參考。同時(shí)，文檔中也提醒最終尺寸可能會(huì)因制造公差和布線約束而有所不同。

AFE79xx系列四通道射頻收發(fā)器憑借其高性能、寬頻帶、靈活的功能和良好的兼容性，在無線通信領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)于從事無線通信基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)的工程師來說，深入了解這些產(chǎn)品的特性和應(yīng)用，將有助于設(shè)計(jì)出更高效、更穩(wěn)定的通信系統(tǒng)。你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過類似的收發(fā)器？遇到過哪些問題和挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。