AFE7901 射频采样模拟前端（AFE）技术文档总结

该AFE7901是一款高性能、宽带宽的多通道收发器，集成了四个射频采样发射器链和四个射频采样接收器链。该器件的工作频率高达 7.4GHz，可在 L、S 和 C 波段频率范围内进行直接射频采样，无需额外的变频级。这种密度和灵活性的提高使高通道数的多任务系统成为可能。

TX信号路径支持插值和数字上变频选项，使用单或双数字上变频器，每条TX路径可提供高达400MHz的信号带宽。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40dB范围和1dB模拟步长和0.125dB数字步长。

每个接收器链包括一个 25dB 范围的 DSA（数字步进衰减器），然后是一个 3GSPS ADC（模数转换器）。每个接收器通道都有一个模拟峰值功率检测器和各种数字功率检测器，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。灵活的抽取选项可使用一个或两个数字下变频器 （DDC） 优化高达 400MHz 的信号带宽。
*附件：afe7901.pdf

特性

• 四通道射频采样12GSPS发射DAC
• 四通道射频采样3GSPS接收ADC
• 最大射频信号带宽：400MHz
• 射频频率范围：600MHz - 12GHz
• 数字步进衰减器 （DSA）：
  • TX：40dB范围，0.125dB步长
  • 接收：25dB 范围，0.5dB 步长
• 单频或双频 DUC 或 DDC
• 每个 TX 或 RX 16 个 NCO
• 可选内部PLL或VCO，用于DAC或ADC时钟，或DAC或ADC采样率的外部时钟
• SerDes 数据接口：
  • JESD204B和JESD204C兼容
  • 8 个高达 29.5Gbps 的 SerDes 收发器
  • 子类 1 多设备同步
• 封装：17mm × 17mm FCBGA，0.8mm 间距

参数

方框图

一、产品概述

AFE7901 是一款 4 通道发射 + 4 通道接收的射频采样 AFE，无需中频（IF）转换环节，可直接对 5MHz7.4GHz 的射频信号进行采样处理，覆盖 L 波段、S 波段、C 波段等关键频段。器件采用 17mm×17mm 400 引脚 FCBGA 封装，工作温度范围 - 40°C85°C（结温最高 110°C），核心优势在于 多通道集成度 （单芯片实现 4T4R）、 宽频带与高采样性能 ，以及支持灵活的数字信号处理（如上下变频、滤波），可简化多通道雷达、多标准通信设备的前端设计。

二、核心特性

1. 发射（TX）链路特性

• DAC 性能 ：集成 4 路射频采样 DAC，最高采样速率 12GSPS，分辨率 14 位；支持 1st/2nd 奈奎斯特区输出，6GHz 以下采用 PLL 时钟模式，6GHz 以上采用外部时钟模式，适配不同频段需求。
• 信号处理 ：每路 TX 配备 1 个 / 2 个数字上变频器（DUC），支持最高 16 倍插值，单通道信号带宽最高 400MHz；集成可编程数字步进衰减器（DSA），衰减范围 40dB，步进精度 0.125dB，可精准调节输出功率。
• 输出性能 ：满量程输出功率（典型值）随频率变化，如 30MHz 时 6.5dBm、3.5GHz 时 2.9dBm；3 次互调失真（IMD3）优异，2.6GHz 双音输入（每音 - 7dBFS）时 IMD3 低至 - 64dBc；无杂散动态范围（SFDR）在 850MHz 时达 62dBc，信号纯净度高。

2. 接收（RX）链路特性

• ADC 性能 ：集成 4 路射频采样 ADC，最高采样速率 3GSPS，分辨率 14 位；输入频率范围 5MHz~7.4GHz，-3dB 带宽覆盖宽频信号，无需额外抗混叠滤波设计。
• 信号处理 ：每路 RX 配备 1 个 / 2 个数字下变频器（DDC），支持最高 32 倍抽取，单通道信号带宽最高 400MHz；集成 25dB 范围 DSA，步进精度 0.5dB，配合模拟 / 数字功率检测器，可实现自动增益控制（AGC）；具备 RF 过载检测器，保护器件免受高功率信号损坏。
• 接收性能 ：噪声基底（NSD）优异，830MHz 输入时典型值 - 156.2dBFS/Hz；噪声系数（NF）在 410MHz 时最低 19.3dB；3 次互调失真（IMD3）在 1.76GHz 双音输入时低至 - 84dBc，弱信号捕获能力强。

3. 时钟与同步特性

• 时钟管理 ：内置 PLL/VCO 模块，支持内部时钟生成（参考时钟输入最高 491.52MHz）或外部时钟输入（最高 12GHz）；时钟占空比校正功能可自适应 30%~70% 的外部时钟偏差，确保采样时序稳定。
• 多设备同步 ：支持 JESD204B/C 接口 Subclass 1 同步，通过 SYSREF 信号实现多设备确定性延迟；集成 SYSREF 对齐检测器，可自动优化同步时序，简化多芯片级联（如雷达天线阵）设计。

4. 高速接口特性

• JESD204B/C 接口 ：配备 8 路 SerDes 收发器，每路最高速率 29.5Gbps，兼容 8b/10b（JESD204B）与 64b/66B（JESD204C）编码，支持前向纠错（FEC），提升远距离数据传输的误码性能。
• 控制接口 ：包含 SPI 接口（用于寄存器配置，如模式选择、衰减器参数）、GPIO 接口（支持时序同步、状态指示，如 SYNC 信号、过 range 告警）；支持 JTAG 测试模式，便于生产调试。

三、工作模式与功能配置

1. 核心工作模式

AFE7901 通过寄存器配置实现多场景适配，核心模式围绕 TX/RX 的变频、插值 / 抽取及通道协同设计，关键模式如下表：

模式类型	关键参数（示例）	适用场景
TX 单 / 双波段 DUC 模式	单 DUC：16 倍插值，400MHz 带宽；双 DUC：双频段并行处理，适配多标准通信	多频段发射（如多制式基站）
RX 单 / 双波段 DDC 模式	单 DDC：32 倍抽取，400MHz 带宽；双 DDC：双频段信号并行接收，简化多频段监测	多频段接收（如电子战信号截获）
4T4R 协同模式	4 路 TX+4 路 RX 同步工作，支持 TDD（时分双工）/FDD（频分双工），SerDes 速率 20Gbps	多通道雷达、MIMO 通信
睡眠模式	SLEEP 引脚置高，总功耗降至约 1W（典型值），保留核心供电，唤醒速度快	低功耗待机场景（如战术设备）

2. 校准与补偿功能

• 衰减器校准 ：支持 DSA 校准（前景校准），校准后衰减步进精度提升，如 TX DSA 差分增益误差（DNL）降至 ±0.2dB，确保多通道功率一致性。
• 失真补偿 ：TX/RX 均支持谐波失真（HD2/HD3）校准，通过寄存器配置 trim 参数，如 RX HD2 校准后在 800MHz 时低至 - 79dBc，减少信号失真。
• 时序校准 ：支持 SYSREF 自动校准，优化多设备同步时序；ADC/DAC 采样时序可微调，补偿温度 / 电压变化导致的延迟偏差。

四、电气特性

1. 直流特性（典型值，TA=25°C）

参数	测试条件	典型值	单位
电源电压	DVDD0P9/VDDT0P9（数字）	0.925	V
	VDD1P2RX/TXCLK（模拟 / 数字）	1.2	V
	VDD1P8RX/TX（模拟）	1.8	V
电源电流	模式 1（4T4R TDD，TX 占比 75%）	5196	mW（功耗）
	睡眠模式	1004	mW（功耗）
带隙基准电压	V_BG 引脚输出，负载电流≤100μA	1.1	V

2. 交流特性（典型值，TA=25°C）

参数	测试条件（TX：f_DAC=12GSPS；RX：f_ADC=3GSPS）	典型值	单位
TX SFDR	f_OUT=850MHz，-1dBFS 输入	62	dBc
RX NSD	f_IN=830MHz，DSA=3dB	-156.2	dBFS/Hz
RX IMD3	f_IN=1.76GHz，双音 - 7dBFS	-84	dBc
SerDes 速率	全速率模式	19~29.5	Gbps

五、封装与引脚配置

1. 封装规格

• 尺寸与材质 ：17mm×17mm FCBGA 封装，引脚间距 0.8mm，底部裸露热焊盘（需焊接至 PCB 接地平面优化散热）；焊球材质可选无铅（SnAgCu，符合 RoHS）或含铅（SnPb），适配不同合规需求。
• 热特性 ：结到环境热阻（RθJA）16.2°C/W，结到板热阻（RθJB）4.85°C/W，需设计合理 PCB 散热路径（如大面积接地、散热过孔），避免结温超上限。

2. 关键引脚功能

器件引脚分为 RF 接口、时钟接口、SerDes 接口、电源与控制接口，核心引脚如下表：

引脚类型	引脚名称	功能描述
RF 输入（RX）	1RXIN±~4RXIN±	4 路 RX 差分射频输入，未使用时可悬空，建议匹配 100Ω 阻抗
RF 输出（TX）	1TXOUT±~4TXOUT±	4 路 TX 差分射频输出，未使用时需接 1.8V，避免信号反射
时钟接口	REFCLK±	差分参考时钟输入（最高 491.52MHz），AC 耦合
	SYSREF±	差分同步信号输入，用于多设备同步，支持 100Ω 内部端接
SerDes 接口	1SRX±~8SRX±	8 路 SerDes 接收差分输入，未使用时可悬空
	1STX±~8STX±	8 路 SerDes 发送差分输出，未使用时可悬空
控制接口	RESETZ	复位引脚（低有效），复位后寄存器恢复默认值
	SPIACLK/SPIASDIO	SPI 接口时钟 / 数据，用于配置寄存器（如 DSA 衰减值、DUC 参数）