AFE8004射频采样收发器技术文档总结

该AFE8000是一款高性能、宽带宽的多通道收发器，集成了8个RF采样DAC和10个RF采样ADC。引脚和编程兼容的低通道数版本（AFE8004具有 4TX 和 4RX 通道，AFE8010具有 10RX 通道），以实现可扩展的系统设计。

每个接收器 （RX） 链包括一个 25 dB 范围的 DSA（数字步进衰减器），后跟一个 4 GSPS ADC（模数转换器）。10个ADC连接到8个接收器路径（1RX到8RX）和2个反馈路径（1FB和2FB）。RX和FB之间的ADC相同，但数字下变频器路径不同（FB路径具有更宽的带宽，可用作接收器）。每个接收器通道都有模拟峰值功率检测器和数字峰值和功率检测器，以辅助外部或内部自主自动增益控制器，以及用于器件可靠性保护的射频过载检测器。单通道或双通道下变频器 （DDC） 为 8 通道提供高达 800 MHz 的信号带宽，为 8 个通道提供高达 400 MHz 的信号带宽，以及 2 个通道的信号带宽为 800 MHz。
*附件：afe8004.pdf

每个发射器 （TX） 链都包括一个单或双数字上变频器 （DUC）。支持高达 800 MHz 的 8 个通道信号带宽或 1200 MHz 的 4 个通道。DUC 的输出驱动 12GSPS DAC（数模转换器），具有混合模式输出选项，以增强二次奈奎斯特作。DAC输出包括一个可变增益放大器（TX DSA），具有40 dB范围和1 dB模拟步长和0.125 dB数字步长。

特性

• AFE80xx 版本：
  • AFE8000：8 个发射，10 个接收
  • AFE8004：4 个 TX，4 个 RX
  • AFE8010：10 RX
• 12 GSPS 射频采样 DAC
• 4 个 GSPS 射频采样 ADC
• 最大射频信号带宽：
  • 发射：800 MHz（8 通道）或 1.2 GHz（4 通道）
  • 接收：800 MHz（8 通道）或 400 MHz（8 通道）+ 800 MHz（2 通道）
• 射频频率范围：
  • 发射：5 MHz 至 7.125 GHz
  • 接收：100 MHz 至 7.125 GHz
• 数字步进衰减器 （DSA）：
  • TX：40 dB 范围，1 dB 模拟步长和 0.125 dB 数字步长
  • RX/FB：25 dB 范围，1 dB 步进
• 单频或双频 DUC、DDC
• 每条链有双 NCO，可实现快速频率切换
• 支持 TDD作，可在 TX 和 RX 之间快速切换
• 内部PLL/VCO，用于生成DAC/ADC时钟
• 可选的DAC或ADC速率的外部CLK
• SerDes 数据接口：
  • JESD204B和JESD204C
  • 8 个 SerDes 收发器，速度高达 32.5 Gbps
  • 8b、10b 和 64b、66b 编码
  • 12 位、16 位、24 位和 32 位分辨率
  • 子类 1 多设备同步
• 包：
  • 17 mm × 17 mm FCBGA，0.8 mm 间距

参数

方框图

一、产品概述

AFE80xx 系列是高性能宽带宽多通道 RF 采样收发器，采用 17mm×17mm FCBGA 封装（0.8mm 引脚间距），工作温度范围 - 40°C 至 + 85°C，主打射频信号直接采样与处理，无需传统中频（IF）转换环节，大幅简化系统架构。其中AFE8004为 4 发射（TX）、4 接收（RX）通道配置，是三款器件中平衡通道数量与功耗的中端型号，适用于对通道密度需求适中的雷达、战术通信、无线测试等场景，且与同系列其他型号引脚和编程兼容，支持系统设计的扩展性。

二、核心特性

1. 射频与采样性能

• 频率与带宽 ：TX 射频频率范围 5MHz 至 7.125GHz，4 通道配置下最高信号带宽 1.2GHz；RX 射频频率范围 100MHz 至 7.125GHz，4 通道配置下最高信号带宽 800MHz，满足中高频段宽信号处理需求。
• 采样速率 ：集成 12GSPS RF 采样数模转换器（DAC）（TX 端）与 4GSPS RF 采样模数转换器（ADC）（RX 端），支持直接对射频信号采样，避免多频段转换带来的信号损耗与延迟。
• 衰减器与增益控制 ：TX 端配备 40dB 范围数字步进衰减器（DSA），支持 1dB 模拟步进与 0.125dB 数字步进，精准控制发射功率；RX 与反馈（FB）端配备 25dB 范围 DSA，1dB 步进，适配不同强度输入信号，保护后级 ADC 并优化信噪比。

2. 数字信号处理

• 上下变频器 ：支持单频段或双频段数字上变频器（DUC，TX 端）与数字下变频器（DDC，RX 端），DUC 可驱动 DAC 实现宽频信号生成，DDC 可对 ADC 采样信号进行降频与滤波，减少后端基带处理压力。
• 频率切换与同步 ：每通道配备双数控振荡器（NCO），实现快速频率切换；支持 JESD204B/C 串行接口的子类 1（Subclass 1）多设备同步，满足多芯片协同工作的时序一致性需求（如多通道雷达阵列）。
• TDD 支持 ：支持时分双工（TDD）模式，可快速在 TX 与 RX 模式间切换，适配半双工通信与雷达收发分时工作场景。

3. 时钟与接口

• 时钟生成 ：内置锁相环（PLL）与压控振荡器（VCO），可生成 DAC/ADC 所需采样时钟；同时支持外部时钟输入（适配 DAC 或 ADC 速率），灵活满足不同系统时钟架构需求。
• SerDes 接口 ：集成 8 路 SerDes 收发器，最高速率 32.5Gbps，支持 8b/10b 与 64b/66b 编码，数据分辨率可选 12 位、16 位、24 位、32 位，兼顾数据传输效率与精度；支持 JESD204B/C 协议，减少高速数据传输的引脚数量。
• 控制接口 ：配备 SPI 接口用于寄存器配置，GPIO 接口用于通用控制（如模式切换、状态指示），便于与外部微控制器（MCU）或 FPGA 交互。

4. 可靠性与保护

• 信号监测 ：RX 通道集成模拟峰值功率检测器与数字峰值 / 功率检测器，辅助外部或内部自动增益控制（AGC）；内置 RF 过载检测器，当输入信号超出安全范围时触发保护，避免器件损坏。
• 静电防护 ：器件易受静电放电（ESD）损坏，文档明确要求遵循 ESD 防护操作流程，防止性能退化或永久失效。

三、器件差异与选型

AFE80xx 系列三款器件核心架构一致，仅通道数量与功能配置不同，可根据系统通道需求灵活选型，具体差异如下表：

参数	AFE8000	AFE8004（核心）	AFE8010
TX 通道数量	8	4	0（仅接收）
RX 通道数量	8（含 2 路 FB）	4	10（含 2 路 FB）
TX 最高带宽	8 通道时 800MHz	4 通道时 1.2GHz	无
RX 最高带宽	8 通道时 800MHz/2 路 FB 时 800MHz	4 通道时 800MHz	8 通道时 400MHz+2 路 FB 时 800MHz
核心应用场景	多通道雷达、大型通信基站	中小型雷达、战术通信、无线测试设备	多通道接收系统（如电子战、频谱监测）

四、封装与订购信息

1. 封装规格

三款器件均采用 400 引脚 FCBGA 封装（型号 ABJ/ALK），具体尺寸与特性如下：

• 封装尺寸：17mm×17mm，最大高度 2.65mm，引脚间距 0.8mm。
• 焊球配置：ABJ 封装焊球材质为 SNAGCU（无铅），ALK 封装为 SNPB（含铅），需根据系统 RoHS 合规要求选择。
• 热设计：封装底部含裸露热焊盘，需焊接至 PCB 接地平面以优化散热，避免高温导致性能退化。

2. 订购型号与参数

以 AFE8004 为例，主要订购型号及关键参数如下表，其他型号（AFE8000/AFE8010）仅器件型号标识不同，封装与配置参数对应一致：

订购型号	状态	封装类型	引脚数	包装方式	RoHS 合规	焊球材质	MSL 等级 / 峰值回流温度	工作温度
AFE8004IABJ	量产	FCBGA（ABJ）	400	JEDEC 托盘（90 片 / 盘，5+1 排列）	是	SNAGCU	3 级（168 小时，260°C）	-40°C 至 + 85°C
AFE8004IALK	量产	FCBGA（ALK）	400	JEDEC 托盘（90 片 / 盘，5+1 排列）	否	SNPB	3 级（168 小时，220°C）	-40°C 至 + 85°C
AFE8004IABJ.B	量产	FCBGA（ABJ）	400	JEDEC 托盘（90 片 / 盘，5+1 排列）	-	需咨询 TI	需咨询 TI	-40°C 至 + 85°C

3. 包装与运输

• 采用 JEDEC 标准托盘包装，每盘 90 片，托盘尺寸适配自动化贴装设备，减少人工操作误差。
• Moisture Sensitivity Level（MSL）为 3 级，需在开封后 168 小时内完成焊接，否则需重新烘烤，防止焊接过程中器件吸潮导致失效。

五、应用场景

AFE80xx 系列（尤其是 AFE8004）凭借多通道、宽带宽、高采样速率特性，广泛应用于以下领域：

1. 雷达系统 ：支持多通道发射与接收，可实现目标探测、跟踪，适用于车载雷达、军用雷达等。
2. 战术通信 ：满足战术电台的宽频段信号收发需求，支持 TDD 模式，适配复杂战场通信环境。
3. 无线测试设备 ：如信号发生器、频谱分析仪，可生成或采集宽带宽射频信号，保证测试精度。
4. 电子战与频谱监测 ：AFE8010 的 10 通道接收能力可用于多频段信号监测，AFE8004 可兼顾收发，实现干扰信号生成与敌方信号接收。
5. 医疗与工业 ：部分高端医疗设备（如磁共振成像辅助射频模块）、工业无线通信基站也可基于其宽带宽特性设计。