Technologie PCB - Conception hybride de circuits analogiques RF et numériques à base de cartes PCB

Typiquement, la partie RF de la carte PCB est conçue par le personnel RF dans un environnement indépendant, puis fusionnée avec le reste de la carte PCB à technologie mixte. L'inefficacité de ce processus et la prolifération d'appareils de communication sans fil portatifs et d'appareils de contrôle à distance qui nécessitent généralement une intégration avec des technologies hybrides ont entraîné une augmentation significative de la demande de conceptions analogiques, numériques et RF hybrides. La technologie RF est maintenant requise pour les appareils portatifs, les stations de base, les télécommandes, les appareils Bluetooth, les fonctions de communication sans fil des ordinateurs, de nombreux appareils grand public et les systèmes militaires / aérospatiaux. La popularité des dispositifs de communication sans fil portatifs et des dispositifs de contrôle à distance a entraîné une augmentation significative de la demande de conceptions analogiques, numériques et RF hybrides. La technologie RF est maintenant requise pour les appareils portatifs, les stations de base, les télécommandes, les appareils Bluetooth, les fonctions de communication sans fil des ordinateurs, de nombreux appareils grand public et les systèmes militaires / aérospatiaux. Depuis de nombreuses années, RF Design exige que les concepteurs utilisent des outils de conception et d'analyse spécialisés.

Depuis de nombreuses années, RF Design exige que les concepteurs utilisent des outils de conception et d'analyse spécialisés. En règle générale, la partie RF d'un PCB est conçue par le personnel RF dans un environnement indépendant, puis fusionnée avec le reste du PCB à technologie mixte. Ce processus est inefficace et nécessite souvent une conception itérative et l'utilisation de plusieurs bases de données non pertinentes pour l'intégration avec des technologies hybrides. Dans le passé, les fonctions de conception étaient exécutées et répétées dans deux environnements de conception, reliés par une interface ASCII muette. La conception de systèmes PCB et les systèmes de conception RF spécifiques dans les deux environnements ont leurs propres bibliothèques, bases de données de conception RF et archives de conception. Cela nécessite la gestion et la synchronisation des données de conception (schémas et mises en page) et des bibliothèques dans les deux environnements via une interface ASCII fastidieuse. Dans cette ancienne approche, les circuits RF développés par les concepteurs RF sont isolés du reste de la conception du système PCB. Ce circuit RF est ensuite converti en toute la conception du PCB à l'aide d'un fichier ASCII, créant un schéma et une implémentation physique sur le PCB principal. S'il y a un problème avec le circuit RF, la conception doit être corrigée dans une solution RF séparée, puis reconvertie dans le PCB principal. Le simulateur RF simule uniquement le circuit RF idéal. Dans la mise en oeuvre pratique du système hybride, il existe de nombreuses structures fragmentées, des vides de masse et des circuits RF adjacents qui rendent l'analyse très difficile et il est bien connu que ces formes supplémentaires auront un impact durable sur le fonctionnement des circuits RF. Au fil des ans, cette ancienne méthode a été utilisée avec succès pour la conception de cartes à signaux mixtes, mais avec l'augmentation du contenu des circuits RF dans les produits, les problèmes de deux systèmes de conception indépendants ont commencé à affecter la productivité des concepteurs, le temps de mise sur le marché et la qualité du produit. Conception de PCB RF - Aware afin de maintenir l'intention de conception entre la conception de PCB et RF, Les outils de conception RF doivent comprendre la structure orientée couche de la disposition PCB et les systèmes PCB doivent comprendre les composants micro - ondes plats paramétriques utilisés dans les environnements de conception RF. Un autre problème clé est que le système PCB construit la disposition du circuit RF comme un court - circuit, ce qui empêche la vérification correcte des règles de conception (DRC) pour la conception. Pour les conceptions de systèmes RF complexes d'aujourd'hui, la fonctionnalité RF - Aware RDC est nécessaire pour les méthodes de conception afin d'assurer l'exactitude de la conception. Tout cela contribue à maintenir l'intention de conception. Le maintien de l'intention de conception est essentiel, car il est à la base de la mise en œuvre de plusieurs allers - retours de données de conception entre les ensembles d'outils sans perte d'informations. La conception RF est un processus itératif qui nécessite de nombreuses étapes pour ajuster et optimiser la conception. Dans le passé, la conception RF était très difficile dans la conception réelle de PCB. Lorsque le module RF optimisé est implémenté sur le PCB, il n'est toujours pas garanti qu'il fonctionnera toujours. À titre de vérification, une analyse de champ électromagnétique (EM) de la mise en œuvre du PCB est requise. Il y a plusieurs problèmes avec ce processus de conception. Tout d'abord, le circuit est modélisé avec une géométrie de couche métallique simple, de sorte que l'outil RF ne peut pas modifier la couche métallique, ni renvoyer le résultat de l'optimisation dans la conception du PCB, et a toujours un bon circuit RF. Deuxièmement, le programme em prend du temps. Dans le nouveau processus, les circuits peuvent passer d'un ensemble d'outils à un autre, car les outils PCB et RF ont une compréhension commune de l'intention de conception.

Sans perdre l'intention de conception. Cela signifie que les simulations de circuits et les analyses em peuvent être répétées et que les résultats de chaque modification de circuit peuvent être comparés. Tout cela se fait dans un environnement PCB réel, y compris le plan de masse, la disposition du circuit RF, les traces, les trous de travers et d'autres composants. Goulot d'étranglement de conception de PCB RF les principaux goulots d'étranglement de conception de PCB RF sont les suivants., Étant donné que chaque module RF sur une carte PCB peut être conçu par une équipe de conception RF indépendante et que chaque module peut être mis à niveau, évolué et réutilisé indépendamment, il devient essentiel de gérer l'ensemble du circuit dans son ensemble, mais toujours d'accéder à ces modules en tant qu'éléments de circuit distincts. Pour résoudre ce problème, les schémas et les outils de mise en page doivent être étendus pour prendre en charge les circuits groupés en couches. Avec cette méthode, même si le circuit RF est déjà disposé sur le PCB, il peut toujours être placé comme un circuit RF avec d'autres modules et peut être connecté à l'équipe de conception RF appropriée pour l'analyse. Le prochain obstacle est comment concevoir le plan de sol. Dans le processus de conception traditionnel, le métal RF a été utilisé comme bloc de métal de boîte noire et l'espacement avec le sol a été fait à la main, car l'air devait traverser chaque formation. Lorsque le circuit RF est mis à jour, les pièces découpées doivent être modifiées manuellement pour correspondre au nouveau circuit. Pour certaines conceptions, ce processus d'édition peut prendre plusieurs semaines à lui seul. La synthèse entre les outils de conception RF et les outils de conception PCB est une conversion bidirectionnelle basée sur des fichiers au format IFF ASCII. Bien que ce format puisse traiter certaines données de conception, il est loin d'être une synthèse itérative transparente. Le manque de synchronisation des bibliothèques est l'une des causes de décès. Cette exigence de conception produit une communication d'outil à outil basée sur le réseau qui fournit un lien bidirectionnel dynamique entre la conception RF et la conception de PCB au niveau du système. Pour soutenir l'ingénierie parallèle, plusieurs ingénieurs PCB peuvent utiliser simultanément la même base de données de conception, chaque base de données reliant une ou plusieurs sections simulées. Les modules RF peuvent maintenant être conçus à l'aide d'outils de conception RF et synthétisés au bon moment dans des schémas au niveau du système et des parties de PCB, au lieu des circuits de boîte noire insaisissables du passé. À ce stade, le circuit peut être mis à niveau et ses effets simulés dans l'un ou l'autre environnement. Considérez chaque circuit RF comme un ensemble d'objets pour aider à maintenir la traçabilité, la gestion des versions et les problèmes de conception. Parce que l'intention de conception est conservée, il est possible d'effectuer autant d'itérations de conception que vous le souhaitez sans coût de temps. De plus, étant donné que les modules RF peuvent être simulés dans un environnement réel de carte PCB au niveau du système, leur fonctionnalité devrait être vérifiée plus en détail pour aider à réduire le cycle de conception.