【导读】在5G通信、军用雷达、测试测量等高性能领域，工程师们面临着一个共同的挑战：如何在简化系统设计的同时，满足多通道、宽带宽、高动态性能的需求？传统收发器依赖复杂的频率转换环节（如混频器），不仅增加了器件数量和成本，还容易引入噪声和失真。德州仪器（TI）推出的AFE7955多通道收发器，以直接射频采样架构为核心，打破了这一困境——它集成2个发射（TX）链、3个接收（RX）链，覆盖600MHz至12GHz宽频率范围，无需额外频率转换级，同时实现了发射通道无杂散动态范围（SFDR）>68dBc、接收通道噪声密度-156dBFS/Hz的高动态性能。这款器件的出现，不仅简化了高性能系统的设计流程，更成为5G、雷达等领域的“核心基石”。
一、核心功能解析：多通道收发器的“全能选手”
AFE7955的核心价值在于集成化的多通道收发能力，它将发射、接收的关键功能浓缩在一颗17mm×17mm FCBGA封装的芯片中，覆盖了从基带到射频的全链路处理：
发射（TX）链：包含2个独立通道，支持插值（将基带信号提升至更高采样率）和数字上变频（DUC） （将基带信号转换为射频信号）功能，搭配12GSPS的数模转换器（DAC），可实现1200MHz的信号带宽（满足5G大带宽需求）；每个TX链还配备40dB范围的可变增益放大器（VGA） ，能灵活调整发射信号强度，适应不同传输距离和环境（如5G基站的远近覆盖）。
接收（RX）链：包含3个独立通道，集成25dB范围的数字步进衰减器（DSA） ，可实时调整接收信号强度，避免强信号过载（如雷达接收回波时的信号波动）；3GSPS的模数转换器（ADC）能高速捕捉射频信号，保留更多细节（如测试测量中的微弱信号）。
接口与同步：采用JESD204B/C标准的SerDes接口（8个最高29.5Gbps的收发器），实现高速数据传输；支持子类1多器件同步，确保多个AFE7955芯片在相控阵雷达等多通道系统中时钟同步（误差小于1ns），提高波束形成精度。
二、技术创新：直接射频采样与性能的“平衡术”
AFE7955的“革命性”在于直接射频采样架构，它跳过了传统收发器的“混频-中频采样”环节，直接对射频信号进行采样，带来三大优势：
简化系统设计：无需额外的混频器、滤波器等器件，减少了PCB面积（如5G基站的射频单元体积可缩小30%）和物料成本（BOM成本降低20%以上）。
提升信号纯度：避免了混频环节引入的杂散信号（如镜像频率），发射通道SFDR>68dBc（比传统架构高5-10dBc），确保信号在传输过程中保持高纯度（如5G信号的调制精度）。
灵活适配多频段：覆盖600MHz至12GHz频率范围，支持Sub-6GHz（5G主流频段）、毫米波（5G未来频段）、X波段（雷达常用频段）等多个波段，无需更换器件即可适配不同应用。
此外，AFE7955优化了动态性能：接收通道噪声密度低至-156dBFS/Hz（比传统架构低8-12dB），能捕捉到微弱信号（如雷达的远距离回波）；多模式时钟管理功能（支持内部PLL/VCO或外部时钟），允许用户根据系统需求选择时钟源（如5G基站采用外部时钟同步，雷达采用内部PLL保持独立）。
三、应用场景：从军用雷达到5G，覆盖高要求领域
AFE7955的高性能与灵活性，使其成为军用雷达、5G通信、测试测量等领域的理想选择：
军用雷达系统：如X波段相控阵雷达，需要多通道同步（AFE7955的子类1同步功能）、高SFDR（避免杂散信号干扰）、宽带宽（捕捉高速目标）。AFE7955的直接射频采样架构减少了雷达的器件数量（如每个通道的混频器省去），提高了系统可靠性（减少故障点），同时高SFDR确保雷达能探测到远距离的小目标（如无人机）。
5G通信基础设施：支持Sub-6GHz和毫米波频段，1200MHz带宽满足5G的大带宽需求（如5G下行速率可达10Gbps）。直接射频采样架构减少了5G基站的射频单元体积（如宏基站的射频单元可从2U缩小至1U），降低了基站的功耗（减少了混频器的能耗）。
测试测量设备：如向量信号分析仪（VSA），需要高分辨率（3GSPS ADC）、高动态范围（-156dBFS/Hz噪声密度）。AFE7955的高采样率能捕捉到高速的射频信号（如5G的毫米波信号），低噪声密度能保留信号的细微变化（如调制误差），提高测试测量的精度。
四、设计建议：让AFE7955发挥最佳性能的关键
要充分发挥AFE7955的性能，设计时需注意以下几点：
电源管理：AFE7955采用多电压域设计（如核心电压1.2V、IO电压3.3V、SerDes电压1.8V），需要分开供电（使用不同的LDO或开关电源），避免电压干扰（如数字信号对模拟信号的影响）。
热设计：AFE7955的结温需控制在110°C以下（超过110°C会导致性能下降），需采用高效散热设计（如在PCB上布置散热片，或使用过孔将热量传导到PCB背面）；对于高功耗场景（如12GSPS DAC满负荷工作），可增加风扇辅助散热。
PCB布局：SerDes走线需保持100Ω差分阻抗（使用微带线或带状线），避免信号衰减（如SerDes信号在传输过程中损耗超过2dB会导致误码率上升）；模拟部分（如TX/RX通道）与数字部分（如SerDes接口）需分开布局（间隔至少2mm），减少数字信号对模拟信号的干扰（如时钟信号对接收通道的噪声影响）。
性能图
五、开发资源：快速上手的“工具包”
TI为AFE7955提供了丰富的开发资源，帮助工程师快速评估和设计：
AFE7955EVM开发套件：包含AFE7955芯片、电源电路、时钟电路和SerDes接口，可测试发射通道的SFDR、接收通道的噪声密度等性能指标（如用EVM测试TX通道的SFDR，可快速验证设计是否符合要求）。
参考设计TIDA-01012：提供了电源管理、热设计和PCB布局的参考（如电源电路的LDO选择、散热片的尺寸），工程师可以直接借鉴，减少设计时间（如参考设计中的PCB布局可缩短SerDes走线的长度）。
仿真模型：ADS器件模型包（包含AFE7955的DAC、ADC、SerDes等模型），允许工程师在ADS软件中仿真系统性能（如仿真TX通道的信号链路，提前预测SFDR），减少调试时间（如避免实物调试中的反复修改）。
结语
AFE7955作为直接射频采样时代的多通道收发器，以其“简化设计、高性能、多场景适配”的优势，成为5G、军用雷达、测试测量等领域的“核心器件”。它的出现，不仅降低了高性能系统的设计复杂度（如减少了混频器等器件），还提高了系统的可靠性（减少了故障点）和性能（如更高的SFDR和更低的噪声密度）。随着5G、雷达等领域的不断发展，AFE7955有望成为这些领域的“基石”，推动行业的进步——无论是5G基站的小型化，还是雷达的远距离探测，AFE7955都将发挥重要作用。
推荐阅读：
嵌入式RF测试革命：多域信号分析技术如何破解复杂系统验证难题
