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TI 射频 AFE7950 收发芯片|5G 毫米波基站射频锹剿设计参考
毫米波基站的射频锹剿,,,,,是整个5G系统里烧钱、难搞的??????椤。。。。频率一上到28GHz,,,,,蹊径损耗比Sub-6GHz逾越将近20dB,,,,,信号还没走多远就衰减得差不多了。。。。。要把信号硬推出去,,,,,靠的不是蛮力,,,,,而是架构选择和芯片选型。。。。。TI的AFE7950,,,,,就是冲着这个场景来的。。。。。
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一、AFE7950到底是什么来头
一颗芯片,,,,,塞了4条发射链、6条接管链,,,,,加上2条反馈链,,,,,总共6个射频采样ADC。。。。。发射端用的是14位12GSPS的DAC,,,,,接管端是14位3GSPS的ADC,,,,,工作频率直接拉到12GHz,,,,,L、S、C、X波段通吃,,,,,不用额变频级。。。。。
关键指标摆在这:
参数
数值
发射带宽(4TX)
1200MHz
发射带宽(2TX)
2400MHz
接管带宽(无FB)
1200MHz
TX DSA领域
40dB,,,,,0.125dB步进
RX DSA领域
25dB,,,,,0.5dB步进
SerDes速度
29.5Gbps,,,,,兼容JESD204B/C
封装
17mm×17mm FCBGA,,,,,400球
这意味着什么??????一块芯片就能撑起4T6R的射频采样架构,,,,,省去传统规划里一大堆混频器和本振源,,,,,PCB面积和BOM成本直接砍一截。。。。。

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二、毫米波基站前端的矛盾
28GHz频段,,,,,半波长天线间距只有5.3mm。。。。。搞128单元阵列,,,,,物理尺寸就得节造在30cm×30cm以内。。。。。这对射频锹剿的集成度提出了近乎刻薄的要求。。。。。
更头疼的是功耗。。。。。凭据实测建模数据,,,,,128单元配置下,,,,,总发射功耗约410W,,,,,接管功耗约200W。。。。。单个PA只必要输出24dBm,,,,,但64条射频链的接管功耗随通路数线性往上蹿。。。。。所以毫米波基站的设计性质上是一路功耗优化题——天线单元越多,,,,,PA压力越幼,,,,,但接管机越吃电。。。。。
这时辰工艺选型就成了分水岭:
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GaN:功率密度高,,,,,适合基站高功率PA,,,,,但集成度低、成本极高
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GaAs:中高频段PA和LNA的主力,,,,,128单元场景下功耗
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SiGe BiCMOS:收发集成的平衡点,,,,,256单元以上能把射频IC尺寸缩幼40%
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CMOS:集成度、成本,,,,,但输出功率天花板低,,,,,适合CPE这类低功耗终端
实测数据显示,,,,,128单元时GaAs PA省电;;;;;;;推到256单元,,,,,SiGe BiCMOS固然总功耗高15%,,,,,但能塞进天线λ/2间距内,,,,,更适合天线集成。。。。。

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三、AFE7950在毫米波基站里怎么用
AFE7950的定位很清澈——它不是PA,,,,,也不是LNA,,,,,而是整个射频链路里的"信号转换中枢"。。。。;;;;;;;隼吹氖中藕,,,,,经过DUC上变频、DAC转射频,,,,,直接从天线发出去;;;;;;;收到的射频信号,,,,,ADC直接采样数字化,,,,,丢给基带处置。。。。。
在混合波束成形架构里,,,,,AFE7950掌管的是数字预编码之后、模拟波束赋形之前的那段信号处置。。。。。它的8路SerDes29.5Gbps,,,,,刚好喂得动大规模MIMO的数据吞吐需要。。。。。片上集成的DSA(数字步进衰减器)让每条通路的增益节造精度达到0.125dB,,,,,这对毫米波波束指向的精确校准至关沉要。。。。。
现实工程里还有几个坑要把稳:
波束切换有延长。。。。。 模拟波束切换约莫50μs能力不变,,,,,其中移相器响应20μs、电源复原15μs、PLL沉锁15μs。。。。。调度算法里必须预留至少100μs的;;;;;;;ぞ嗬,,,,,不然波束切到一半信号就断了。。。。。
相位一致性要校准。。。。。 大规模阵列的通路间相位误差必须节造在±5°以内,,,,,产线结尾用矢量网络分析仪校准,,,,,现场靠内置BIST电路实时建改。。。。。
PA线性度别忽视。。。。。 OFDM信号的峰均比高达10dB,,,,,SiGe PA在回退6dB时ACPR能力优于-45dBc。。。。。数字预失真必须蕴含3阶以上非线性项,,,,,采样率至少是信号带宽的5倍。。。。。

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四、选型建议
若是你的项目是毫米波基站射频锹剿,,,,,必要4T6R甚至更多通路的射频采样能力,,,,,AFE7950是目前市面上集成度的选择之一。。。。。12GSPS的DAC加上3GSPS的ADC,,,,,共同片上DSA和PLL/VCO时钟子系统,,,,,一块芯片就能代替传统规划里DAC+ADC+DUC/DDC+DSA四颗器件的活。。。。。
但要搞明显它的天堑:它解决的是信号转换和通路节造,,,,,功率放大还得GaAs或SiGe PA。。。。。千万别指望一颗AFE7950包打全国,,,,,射频锹剿从来都是系统工程。。。。。
