AFE80xx 系列技术文档总结

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。
*附件：afe8000.pdf

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。

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、产品概述与型号差异

AFE80xx 系列是集成多通道 RF 采样 ADC（模数转换器）与 DAC（数模转换器）的高性能收发器，通过引脚与编程兼容性支持系统设计的可扩展性，满足不同通道数量需求。

1. 型号核心差异

三款型号在通道数量上形成梯度，适配从精简到全功能的不同应用场景：

型号	发射通道（TX）	接收通道（RX）	反馈通道（FB）	核心定位
AFE8000	8 路	8 路	2 路	全功能多通道系统，如雷达前端
AFE8004	4 路	4 路	-	中通道数场景，如战术通信
AFE8010	-	10 路（含 2 路 FB）	2 路（可作 RX）	纯接收场景，如信号监测设备

2. 基础参数总览

类别	关键指标	说明
封装规格	17mm×17mm FCBGA（球栅阵列）	0.8mm 引脚间距，400 引脚，适配高密度布局
工作温度	-40℃~+85℃	满足工业级环境需求
射频频率范围	TX：5MHz7.125GHz；RX：100MHz7.125GHz	覆盖中高频射频信号处理需求
供电与可靠性	多电压域供电（1.2V/1.8V 等），ESD 防护	需遵循静电放电防护流程，避免器件损坏

二、核心功能与性能参数

1. 射频信号处理能力

（1）发射链路（TX）核心性能

每路 TX 链路由数字上变频器（DUC）、RF 采样 DAC 及数字步进衰减器（DSA）组成，支持宽带宽信号生成：

• RF 采样 DAC ：
  • 采样速率：最高 12 GSPS（吉采样 / 秒），支持混合模式输出以优化二次奈奎斯特频段工作性能；
  • 信号带宽：8 通道工作时最高 800MHz，4 通道工作时最高 1.2GHz，满足宽带射频信号生成需求；
  • 输出衰减：集成 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，精准控制输出功率。
• 数字上变频（DUC） ：
  • 支持单频段或双频段配置，每链路配备双数控振荡器（NCO），实现快速频率切换，适配跳频通信、雷达扫频等场景；
  • 支持时分双工（TDD）模式，可快速在 TX 与 RX 模式间切换，满足半双工系统需求。

（2）接收链路（RX/FB）核心性能

每路 RX/FB 链路由数字步进衰减器（DSA）、RF 采样 ADC 及数字下变频器（DDC）组成，保障宽频段信号的精准采集：

• RF 采样 ADC ：
  • 采样速率：最高 4 GSPS，10 路 ADC 分别对应 8 路 RX 与 2 路 FB（FB 通道带宽更宽，可作为额外 RX 使用）；
  • 信号带宽：8 路 RX 工作时最高 800MHz，或 “8 路 400MHz+2 路 800MHz” 混合配置，适配多带宽信号同时采集；
  • 输入衰减：RX/FB 通道集成 25dB 范围 DSA，支持 1dB 步进，配合峰值功率检测器实现自动增益控制（AGC），避免信号过载。
• 数字下变频（DDC） ：
  • 支持单频段或双频段配置，可对采集的射频信号进行下变频与滤波，输出基带或中频信号，减少后端处理器负担；
  • 保护机制：集成 RF 过载检测器，避免强信号损坏 ADC，同时配备模拟与数字峰值功率检测器，辅助 AGC 算法实现稳定增益控制。

2. 时钟与同步特性

时钟系统是 RF 采样精度的核心保障，器件通过灵活的时钟配置与同步机制支持多器件协同工作：

• 时钟生成 ：内置 PLL（锁相环）与 VCO（压控振荡器），可生成 ADC/DAC 所需采样时钟；同时支持外部时钟输入（需匹配 ADC 或 DAC 采样速率），适配高精度时钟源场景；
• 多器件同步 ：支持 JESD204B/C 接口的 Subclass 1 同步，通过 SYSREF 信号实现多片 AFE80xx 的采样时钟与数据时序对齐，满足大规模多通道系统（如相控阵雷达）的同步需求。

3. 高速数据接口（SerDes）

采用 JESD204B/C 标准高速串行接口，实现器件与后端 FPGA / 处理器的高速数据传输：

• 接口性能 ：8 路 SerDes 收发器，单路速率最高 32.5 Gbps，总带宽满足多通道高采样率数据传输（如 8 路 12 GSPS DAC 的 16 位数据需约 1.536 Tbps 总带宽）；
• 编码与分辨率 ：支持 8b/10b（低速率）与 64b/66b（高速率）编码，数据分辨率可选 12 位 / 16 位 / 24 位 / 32 位，平衡带宽与数据精度需求；
• 数据链路 ：集成 JESD204C 控制器与多路选择器（Mux），简化与外部处理器的链路配置，支持灵活的数据路由。

三、功能架构与典型应用

1. 核心架构

采用 “射频模拟前端 - 数字信号处理 - 高速接口” 三层架构，模块协同实现射频信号的全流程处理：

• 射频模拟前端 ：TX 侧为 “DUC→DAC→DSA→射频输出” 链路，RX 侧为 “射频输入→DSA→ADC→DDC” 链路，FB 通道与 RX 架构一致（带宽更优），内置衰减器与检测器保障信号幅度可控；
• 数字信号处理 ：含公共数字背板（Digital Backplane），负责时钟分配、NCO 控制、DDC/DUC 配置，同时集成 GPIO（通用输入输出）与 SPI（串行外设接口），支持外部 MCU 对器件的配置与控制；
• 高速接口层 ：通过 JESD204B/C SerDes 接口与外部 FPGA / 处理器通信，实现采样数据上传与基带信号下载，支持多器件同步。

2. 典型应用场景

（1）雷达系统

• 应用需求 ：多通道同步采集与生成雷达信号，实现目标探测、距离与速度测量；
• 器件作用 ：
  • AFE8000 的 8 路 TX 生成多通道雷达发射信号，8 路 RX+2 路 FB 采集回波信号，FB 通道可用于发射信号校准；
  • 12 GSPS DAC 与 4 GSPS ADC 保障宽带雷达信号（如调频连续波 FMCW）的高保真处理，双 NCO 支持快速频率切换以实现雷达扫频。

（2）国防与战术通信

• 应用需求 ：在复杂电磁环境下实现高带宽、抗干扰的射频通信，支持时分双工（TDD）模式；
• 器件作用 ：
  • AFE8004 的 4 路 TX/RX 适配中小型战术电台，7.125GHz 射频范围覆盖战术通信常用频段；
  • DSA 衰减器与 AGC 配合，自动适配不同距离的信号强度，避免通信链路过载或信号过弱。

（3）无线通信测试设备

• 应用需求 ：生成或采集多频段、宽带宽的测试信号，验证通信设备性能；
• 器件作用 ：
  • AFE8010 的 10 路 RX 可同时采集多路被测信号，FB 通道用于校准测试信号源；
  • 800MHz 带宽支持多载波信号采集，4 GSPS ADC 保障信号细节不丢失，满足高精度测试需求。