Application Notes

荃秀创芯 QX9361 替换说明与板级设计要点

兼容性结论

荃秀创芯 QX9361 采用 10mm×10mm、144 引脚 PBGA 封装,引脚定义与 ADI AD9361 一致。已在 AD9361 上使用的板卡无需任何改动即可直接替换:不改 PCB、不改匹配网络、可直接沿用 AD9361 的驱动与 API。

替换前必须知道的三件事

  1. 无需改板:引脚定义与封装与 ADI AD9361 一致,原有 AD9361 板卡直接贴装即可,不需要重新仿真匹配网络或重投 PCB。
  2. 驱动无需改动:可直接沿用 AD9361 的驱动与 API,软件侧无需改动,原方案的寄存器配置可原样沿用;工作环境温度(Tc)为 −55℃ ~ 125℃。
  3. 板级要点针对新板设计:下文的硬件设计要点为官方手册的板级设计规范,适用于新开发板或板级性能优化;对已有 AD9361 板卡做替换,无需逐条核对。

本页板级设计要点与防护要求整理自 QX9361 产品使用手册,对 AD9361 与 QX9361 同样适用。

6.1

驱动与接口:可直接沿用 AD9361 的驱动与 API

QX9361 可直接沿用 AD9361 的驱动与 API,软件侧无需改动——替代成本只剩硬件贴装。

表 1 替换后的驱动与接口处理方式
项目 处理方式 说明
引脚与封装 与 ADI AD9361 一致 10mm×10mm、144 引脚 PBGA,已有板卡直接贴装
PCB 与匹配网络 无需改动 已有 AD9361 板卡不需要重新仿真或重投
驱动 / API 可直接沿用 ADI AD9361 的驱动与 API 即换即用
软件侧 无需改动 原方案的寄存器配置可原样沿用
工作环境温度 −55℃ ~ 125℃ 覆盖工业级与更宽温度场景
可选验证 如需在特定负载条件下确认指标,可申请陪测 非替换的前置条件

兼容性带来的实质变化

  • 软件侧无需改动:可直接沿用 AD9361 的驱动与 API,替换工作量集中在硬件贴装。
  • 温度规格清晰:工作环境温度 Tc 为 −55℃ ~ 125℃,无需再按温度区间区分配置策略。
  • 软件侧无额外工作量:驱动与 API 原样沿用,无需重新开发或适配。

新板设计时的可选验证

替换本身是引脚级直接兼容,不存在前置验证要求。新开发板或需要在特定负载条件下确认指标时,可在定型前用样片确认以下环节:

  • 电源质量(电源噪声会影响本振相位噪声与杂散)
  • 射频走线与巴伦布局、TX/RX 分区与隔离度
  • 数据端口与时钟、帧信号的等长与时序余量

发射通道的载波泄漏抑制与镜像抑制采用片内数字校准算法,实际性能与板级设计、外围电路及电源质量相关;遇到异常时我们的工程师会结合具体板级条件给出排查路径。

6.2

新板设计的硬件要点(9 条)

以下 9 条为官方手册的板级设计规范,对 AD9361 与 QX9361 同样适用,适用于新开发板设计或板级性能优化;在已有 AD9361 板卡上替换 QX9361,无需逐条核对。射频性能最终由板级设计决定,新板建议在投板前逐条核对。

1

射频走线与巴伦布局

为保证射频性能,射频走线应实现良好的阻抗匹配及信号质量,射频走线不得使用过孔。应使射频巴伦尽量贴近芯片端,保证射频传输线的单端部分路径最短,否则会影响发射功率和接收增益。

2

数据端口严格等长

芯片收发数据端口为 CMOS/LVDS 模式,对时序匹配有严格要求。设计时应保证 P0、P1 数据端口、DATA_CLK、FB_CLK、RX_FRAME、TX_FRAME 的传输路径严格等长,确保收发数据正确采样。

3

发射端口外部馈电

射频发射端口应采用外部馈电电感上拉至 1.3V 电源,其中电感上的最大直流为 75mA,应选择寄生电阻较低的电感以保证最小电压降,以获得更佳的发射功率和 OIP3 特性。

4

未使用发射端口上拉

射频发射端口未使用时,应上拉至 1.3V 电源(手册版本记录中亦特别订正了「TX 不用时接 1.3V」这一条)。

5

本振供电与去耦

芯片内部集成两个 RF PLL 作为本振,应采用低噪声 LDO 供电并充分去耦。电源噪声会直接影响相位噪声、频谱杂散等关键指标。

6

C4 管脚必须接地

C4 管脚必须接地,以保证电路正常工作。手册引脚表中 C4 标注为 TEST/ENABLE——测试输入,正常工作时接地。

7

TX / RX 分开布局

TX 和 RX 应分开布局,以保证收发隔离度,严禁交叉布局。这对 FDD 系统的通道隔离尤为关键。

8

参考地平面连续

信号线参考地必须连续,不得出现断点,参考地平面须延伸至 PCB 边缘,以保证 SMA 接口的信号完整性。

9

调试引脚预留

如果仅使用接收或发射功能,在 FPGA 引脚充足的情况下,新板设计建议 P0、P1 及 CLK_OUT 引脚(J6)全部引出,方便问题排查。已有 AD9361 板卡的调试引脚为原有设计,替换时无需改动。

(新板)投板前核对清单

  • 射频走线无过孔、巴伦贴近芯片
  • 数据端口与帧/时钟信号等长
  • TX 端口经电感上拉至 1.3V(≤75mA)
  • C4 接地
  • 本振 LDO 低噪声 + 就近去耦
  • TX/RX 分区布局
  • 参考地平面连续并延伸至板边
6.3

对电源的要求

以下要求为官方手册的电源设计规范,对 AD9361 与 QX9361 同样适用。已有 AD9361 板卡按原设计供电即可;本节适用于新板设计或需要优化电源噪声的场合。

使用低噪声 LDO 供电

电源电压的冲击干扰会对器件的工作状态产生影响,当电压冲击较大时,甚至会引起芯片内部的锁相环失锁。在实际应用时,推荐使用低噪声线性稳压器(LDO)对产品供电,以满足电源电压的使用要求。

三路电源与退耦

芯片的电源包括内核电源(VDDx)、接口电路电源(VDD_INTERFACE)和 GPO 电源(VDD_GPO),应具有良好的退耦:需在尽可能靠近芯片电源引脚处放置去耦电容,最大限度地滤除电源线上的干扰。

  • VDDx1.3V
  • VDD_INTERFACE2.5V
  • VDD_GPO3.3V
6.4

产品防护:电装、包装、运输与贮存

该器件对潮湿和静电敏感。以下要求直接关系到器件在产线上的良率,建议纳入来料与电装 SOP。

6.4.1 电装及防护措施

  1. 电装前应保持原真空包装。如真空包装被打开,请将器件保存于相对湿度不高于 10% 的干燥箱中。
  2. 电装前应按照 GB/T 4937.201《半导体器件机械和气候试验方法 第 20-1 部分:对潮湿和焊接热综合影响敏感的表面安装器件的操作、包装、标志和运输》中的要求进行烘烤。
  3. 电装工作场地内温度应保持在 23℃±5℃,相对湿度应保持在 30%~70%。
  4. 电装工作场地应具有良好的静电防护系统。
  5. 器件应在防静电的工作台上操作。
  6. 不能直接用手触摸器件引线,应佩戴防静电指套和腕带。
  7. 器件应存放在防静电材料制成的容器中。
  8. 生产、测试、使用及流转过程工作区域内应避免使用能引起静电的塑料、橡胶或丝织物。
  9. 试验设备和器具应接地。
  10. 如果系统应用于温度变化及振动要求较高场合,应对电路采取加固措施,以提高其抗机械振动及热应力的能力。

6.4.2 包装要求

用户包装应能保证器件在运输和操作过程中免受湿气侵扰和静电、机械损伤,而且包装材料和结构不能对器件有害。主要要求:

  • 包装由无腐蚀的材料制成;
  • 包装应具有足够的强度,能够经得起搬运过程中的震动和冲击;
  • 包装应用抗静电材料涂敷过或浸渍过,具备足够的抗静电能力;
  • 能够牢固地把所装器件支撑在一定的位置;能保持器件引线不发生变形;能安全容易地移动、检查和替换器件;
  • 一般不使用聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙烯树脂和聚硫化物等材料,也不允许使用有硫、盐、酸、碱等腐蚀成分的材料,宜使用具有低放气指数、低尘粒脱落的材料制造;
  • 应用防潮袋进行抽真空包装,在包装中放置干燥剂、湿敏条与湿敏等级标识,防止因吸湿导致器件失效。

6.4.3 运输、贮存及开箱检查

运输

  • 尽量使用指定的防静电包装盒,确保电路不与外物发生碰撞;
  • 不能和带有酸性、碱性和其它腐蚀性物体堆放在一起;
  • 电路应在干燥条件或防潮包装中进行转运。

贮存

  • 器件应密封于防潮袋中,贮存在环境温度 25℃±5℃、相对湿度 30%~70%,周围无酸碱或腐蚀性气体且通风良好的库房;
  • 如无上述密封条件,应存放于干燥箱中(相对湿度不高于 10%),常规开关门操作 1 小时内应能恢复规定湿度等级;
  • 贮存期和超期复验要求按照 QJ 2227A-2005《航天元器件有效贮存期和超期复验要求》执行。

开箱检查

  • 注意观察外壳上的产品标识,确定标识清晰、无污迹、无擦痕;
  • 检查产品外壳及引脚,确定外壳无损坏、无伤痕;
  • 引脚应整齐、无缺失、无变形。

相关标准外部参考:国家标准全文公开系统(可查询 GB/T 4937 系列标准)。

FAQ

替换与调试常见问题

QX9361 在什么温度范围内可以直接使用 AD9361 的驱动和 API?

可直接沿用 AD9361 的驱动与 API,软件侧无需改动。工作环境温度(Tc)为 −55℃ ~ 125℃。新板设计或需在特定负载条件下确认指标时,建议在定型前用样片验证一次;已有 AD9361 板卡直接替换即可。

可以直接套用 AD9361 的寄存器配置吗?

可以。替换 AD9361 时可直接沿用 AD9361 的驱动与 API,软件侧无需改动,直接沿用原方案的寄存器配置与 API 即可,不存在需要做软件侧适配修改的场景。如遇特殊配置需求,可联系荃秀创芯技术支持确认。

已有 AD9361 板卡换成 QX9361,需要做板级验证吗?

不需要。QX9361 采用 10mm×10mm、144 引脚 PBGA 封装,引脚定义与 ADI AD9361 一致,已在 AD9361 上使用的板卡可直接贴装替换,无需改动 PCB 或外围匹配网络。如希望在特定负载条件下确认指标,我们可以提供陪测支持。

新板设计需要在投板前核对哪些硬件要点?

官方手册给出 9 条板级设计规范,对 AD9361 与 QX9361 同样适用,详见本页「新板设计的硬件要点(9 条)」:射频走线不得使用过孔、巴伦贴近芯片端;P0/P1 数据端口与 DATA_CLK、FB_CLK、RX_FRAME、TX_FRAME 严格等长;射频发射端口经外部馈电电感上拉至 1.3V;未使用发射端口上拉至 1.3V;本振采用低噪声 LDO 并就近去耦;C4 管脚接地;TX/RX 分开布局;参考地平面连续并延伸至板边;新板建议引出 P0、P1 与 CLK_OUT 调试引脚。

射频走线和布局最关键的要求是什么?

三条最容易被忽略:① 射频走线不得使用过孔,巴伦尽量贴近芯片端;② P0、P1、DATA_CLK、FB_CLK、RX_FRAME、TX_FRAME 必须严格等长;③ TX 与 RX 严禁交叉布局,参考地平面必须连续并延伸至 PCB 边缘。

为什么强调用 LDO 供电?

因为电源电压的冲击干扰会影响器件工作状态,冲击较大时甚至会引起芯片内部锁相环失锁。芯片内部集成两个 RF PLL 作为本振,电源噪声会直接体现在相位噪声与频谱杂散上。推荐使用低噪声 LDO,并在尽可能靠近电源引脚处放置去耦电容。

来料和电装要注意什么?

器件对潮湿和静电敏感:真空包装打开后应存于相对湿度不高于 10% 的干燥箱;电装前按 GB/T 4937.201 烘烤;场地温度 23℃±5℃、湿度 30%~70% 并有完整静电防护;操作佩戴防静电指套与腕带。贮存期与超期复验按 QJ 2227A-2005 执行。

替换后驱动需要重新开发吗?

不需要。可直接沿用 AD9361 的驱动与 API,软件侧无需改动。新板设计或需在特定负载条件下确认指标时,建议在定型前用样片验证一次;已有 AD9361 板卡直接替换即可。

开发过程中遇到指标异常怎么办?

请联系荃秀创芯技术支持。常见原因包括:电源噪声过大导致本振指标恶化、射频走线使用过孔或巴伦距离过远、数据端口未做严格等长导致采样错误、TX/RX 未做分区布局导致隔离度不足。我们的工程师会结合具体板级条件给出排查路径。

QX9361 对射频走线和 PCB 布局有哪些要求?

主要要求包括:射频走线应实现良好的阻抗匹配及信号质量,射频走线不得使用过孔;射频巴伦应尽量贴近芯片端,保证射频传输线单端部分路径最短;P0、P1 数据端口与 DATA_CLK、FB_CLK、RX_FRAME、TX_FRAME 的传输路径应严格等长;TX 和 RX 应分开布局以保证收发隔离度,严禁交叉布局;信号线参考地必须连续,参考地平面须延伸至 PCB 边缘。

QX9361 的电源设计要求是什么?

推荐使用低噪声线性稳压器(LDO)为芯片供电,因为电源电压的冲击干扰会影响器件工作状态,冲击较大时甚至会引起芯片内部锁相环失锁。芯片电源包括内核电源 VDDx、接口电路电源 VDD_INTERFACE 和 GPO 电源 VDD_GPO,应具有良好的退耦,需在尽可能靠近芯片电源引脚处放置去耦电容。

QX9361 在电装和贮存时需要注意什么?

该器件对潮湿和静电敏感。电装前应保持原真空包装,如包装已打开应保存于相对湿度不高于 10% 的干燥箱中;电装前应按 GB/T 4937.201 要求进行烘烤;工作场地温度保持 23℃±5℃、相对湿度 30%~70%,并具备良好静电防护系统;操作时佩戴防静电指套和腕带。贮存期和超期复验要求按照 QJ 2227A-2005 执行。

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