PCB 블로그 - 고주파 회로 및 PCB 보드의 개념 및 설계 원리

고주파 회로 PCB 보드의 설계를 위해 이미 좋은 CAD 소프트웨어가 있으며, 그 강력한 기능은 사람들의 설계 경험 부족과 번거로운 매개변수 검색 및 계산을 극복하기에 충분하다.경험이 부족한 사람들은 더 나은 품질로 RF 구성 요소를 완료 할 수 있어야합니다.그러나 실천에서는 그렇지 않다.

1. CAD 보조 설계 소프트웨어 및 네트워크 분석기 정보

고주파 회로의 설계에는 이미 매우 좋은 CAD 소프트웨어가 있습니다.이러한 강력한 기능은 설계 경험의 부족과 번거로운 매개변수 검색 및 계산을 극복하기에 충분합니다.강력한 네트워크 분석기와 결합하면, 그것은 약간의 경험이 있는 사람들이 더 좋은 품질의 무선 주파수 구성 요소를 완성할 수 있을 것이다.그러나 실제 상황은 그렇지 않습니다.CAD 설계 소프트웨어는 전 세계 대부분의 무선 장비 제조업체에서 제공하는 구성 요소 매개변수 및 기본 성능 지표를 포함하여 강력한 라이브러리 기능에 의존합니다.많은 무선 주파수 엔지니어들은 이 도구를 사용하여 설계하기만 하면 문제가 없을 것이라고 잘못 생각한다.그러나 실제 결과는 항상 뜻대로 되지 않는다.그 원인은 그들이 그릇된 리해하에 고주파회로설계의 기본개념에 대한 신축성있는 응용과 설계의 기본원리에 대한 응용경험의 축적을 포기하였기때문이다.따라서 소프트웨어 도구를 사용할 때 기본 애플리케이션 오류가 자주 발생합니다.무선 회로 설계 CAD 소프트웨어는 다양한 고주파 기본 구성 모델 라이브러리를 사용하여 실제 회로 작동 상태를 시뮬레이션하는 투명한 시각화 소프트웨어입니다.지금까지 우리는 이미 관건적인 고리를 리해할수 있다. 두가지 류형의 고주파기본배치모형이 있는데 하나는 집중매개변수형식의 어셈블리모형이고 다른 하나는 일반설계중의 국부기능모형이다.따라서 다음과 같은 문제가 발생합니다.

1) 위젯 모델과 CAD 소프트웨어는 장기적인 상호작용과 발전을 거쳐 점점 더 완벽해지고 있다.실천에서 모델의 진실성은 기본적으로 신뢰할 수 있다.그러나 어셈블리 모델이 고려하는 응용 환경 (특히 어셈블리 응용 프로그램의 전기 환경) 은 일반적입니다.대부분의 경우 경험을 기반으로 일련의 응용 매개변수를 결정해야 합니다. 그렇지 않으면 CAD 소프트웨어의 도움말 없이 실제 결과가 설계 결과와 거리가 먼 경우도 있습니다.

2) CAD 소프트웨어에 구축된 일반적인 고주파 기본 구성 모델은 일반적으로 현재 응용 조건에서의 예측 가능한 측면에 국한되며 기본 기능 모델에만 국한됩니다 (그렇지 않으면 제품 개발은 직원을 고용할 필요가 없으며 다양한 제품은 CAD에 의해 개별적으로 탄생합니다. product).

3) 특히 주목할 만한 것은 전형적인 기능 모델의 구축은 전형적인 방식으로 어셈블리를 응용하고 전형적이고 완벽한 공정 구조(PCB 보드 구조 포함)를 사용하여 이루어졌으며, 그 성능도'전형적인'높은 수준에 이르렀다는 것이다.그러나 실천에서 그것은 완전한 모방으로서 모식상태와는 거리가 멀다.그 이유는 선택한 부품과 매개변수가 같지만 조합된 전기 환경이 같을 수 없기 때문입니다.저주파 회로나 디지털 회로에서는 이런 몇 센티미터의 차이가 큰 장애는 아니지만, 무선 주파수 회로에서는 치명적인 오류가 자주 발생한다.

4) CAD 소프트웨어의 설계에서 소프트웨어의 내결함성 설계는 실제 상황과 반대되는 오류 매개변수 설정이 나타나는지 여부에 주목하지 않습니다.따라서 소프트웨어의 실행 경로에 따라 이상적인 결과를 제시했지만 실천에서는 문제가 가득했다.결과중요한 오차 부분은 CAD 소프트웨어를 올바르게 적용하기 위해 무선 주파수 회로 설계의 기본 원리를 사용하지 않았다는 것을 알 수 있습니다.

5) CAD 소프트웨어는 보조 설계 도구일 뿐입니다.이는 실시간 시뮬레이션 기능, 강력한 어셈블리 모델 라이브러리 및 그 함수 생성 기능, 전형적인 응용 프로그램 모델 라이브러리 등을 이용하여 사람들의 번거로운 설계와 계산 작업을 간소화시켰다.아직까지는 구체적인 설계에서 인공지능을 대체할 수 없다.무선 주파수 PCB 보드 보조 설계에서 CAD 소프트웨어의 강력한 기능은 이 소프트웨어의 인기의 중요한 측면입니다.그러나 실제로 많은 무선 주파수 엔지니어들은 종종 그들에게"이해"됩니다.원인은 여전히 매개변수 설정의 내결함성입니다.일반적으로 각 기능 단계를 포함하여 시뮬레이션 기능을 사용하여 이상적인 모델을 얻는 데 사용되지만 실제 디버깅을 찾은 후에만 자신의 경험을 사용하여 설계하는 것이 좋습니다.따라서 CAD 소프트웨어는 PCB 설계에서 기본 무선 주파수 설계 경험과 기술을 갖춘 엔지니어에게만 여전히 적용되며 번거로운 공정 설계 (비기본 원리 설계) 를 돕습니다.두 가지 유형의 네트워크 분석기, 스칼라 및 벡터가 있으며 무선 주파수 회로 설계의 중요한 도구입니다.일반적인 방법은 기본적인 무선 주파수 회로 설계 개념과 원리에 따라 회로 및 PCB 보드의 설계를 완료하거나 CAD 소프트웨어를 사용합니다. 필요에 따라 PCB 보드의 샘플 처리 및 프로토타입 조립을 완료한 다음 네트워크 분석기를 사용하여 각 단계를 설계합니다.네트워크 분석을 하나하나 진행하면 회로를 상태에 이르게 할 수 있다.그러나 이 작업의 비용은 최소 3~5개 버전의 PCB를 실제로 생산하는 것이며, 기본적인 PCB 설계 원칙과 기본 개념이 없으면 필요한 PCB 버전이 더 많거나 설계를 완료할 수 없습니다.네트워크 분석기를 사용하여 무선 주파수 회로를 분석하는 과정에서 완전한 고주파 회로 PCB 보드 설계 개념과 원리가 필요하며, 분석 결과를 통해 PCB 보드의 설계 결함을 명확하게 알 수 있어야 한다.오직 이 한 가지만이 관련 엔지니어가 풍부한 경험을 갖추어야 한다.원형의 네트워크 링크를 분석하는 과정에서 숙련된 실험 경험과 기술로 로컬 기능 네트워크를 구축해야 한다.네트워크 분석기에서 발견되는 회로 결함은 여러 가지 요소를 동시에 가지는 경우가 많기 때문에 로컬 기능 네트워크 구축을 이용하여 원인을 분석하고 철저히 조사할 필요가 있다.이 실험 회로의 구축은 명확한 고주파 회로 설계 경험과 숙련된 회로 PCB 보드 구축 원리에 의존해야합니다.

2. 이 항목의 범위

이 글은 주로 마이크로파급 고주파회로의 개념과 설계원리 및 그 통신제품의 최전방류형 PCB판의 설계를 겨냥한다.마이크로파급 고주파 회로의 PCB 설계 원리를 선택한 이유는 이 원리가 광범위한 지도적 의의를 가지고 있으며, 현재 하이테크에서 유행하는 응용 기술에 속하기 때문이다.마이크로웨이브 회로 PCB 보드 설계 개념에서 고속 무선 네트워크 (각종 접속 네트워크 포함) 프로젝트로의 전환도 같은 기본 원리, 즉 이중 전송선 이론에 기초하기 때문에 일맥상통한다.숙련된 무선 주파수 엔지니어가 설계한 디지털 회로나 상대적으로 저주파 회로 PCB의 성공률은 매우 높다. 왜냐하면 그들의 설계 이념은"분산"매개변수를 중심으로 하기 때문이다. 그러나 분산 매개변수의 개념은 저주파 회로 (디지털 회로의 파괴 효과 포함) 에 사용되기 때문에 종종 사람들이 무시한다.오랫동안 많은 동업자들이 완성한 전자 제품 (주로 통신 제품에 사용) 의 설계는 종종 문제로 가득 차 있다.한편으로, 이것은 전기 원리 설계 (이중 설계, 신뢰성 설계 등) 에 필요한 부분이 부족한 것과 관련이 있지만, 더 중요한 것은 사람들이 필요한 모든 부분이 고려된다고 생각할 때 이러한 문제가 많이 발생한다는 것입니다.이러한 문제에 대처하기 위해 그들은 종종 검사 절차, 전기 원리, 매개변수 이중화 등에 정력을 쏟지만 PCB 보드 설계를 검토하는 데 거의 집중하지 않습니다. 이는 종종 PCB 보드 설계 결함 때문입니다.많은 제품 성능 문제를 야기합니다.PCB 보드 설계 원리는 기본 원리, 간섭 방지, 전자기 호환성, 보안 등 여러 방면에 걸쳐 있다. 이러한 방면에 대해 특히 고주파 회로(특히 마이크로파급 고주파 회로)에서 관련 개념이 부족하면 종종 전체 연구 개발 프로젝트의 실패를 초래할 수 있다.많은 사람들이 여전히"전기 원리를 도체에 연결하여 예정된 역할을 수행"하는 기초에 머물러 있으며, 심지어"PCB 보드 설계는 구조, 기술 및 생산성 향상을 위한 고려"에 속한다고 생각한다.많은 무선 주파수 엔지니어들도 무선 주파수 설계에서 이 부분이 전체 설계 작업의 중점이어야 한다는 것을 완전히 깨닫지 못했다. 그들은 고성능 부품을 선택하는 데 잘못 정력을 기울여 비용이 현저하게 증가하고 성능이 거의 향상되지 않았다.여기서 특별히 지적해야 할 것은 디지털 회로는 그 강력한 교란 방지, 오류 검사 및 수정 능력에 의존하여 임의로 모든 스마트 단계를 구축하여 회로의 정상적인 기능을 보장할 수 있다는 것이다.일반적인디지털응용회로로서 각종"정상을 보장하는"련쇄의 고부가배치를 갖고있는데 이는 분명히 제품개념이 없는 조치이다.그러나 이는 흔히"가치하지 않다"고 여겨지는 부분에서 일련의 제품 문제를 초래한다.그 이유는 제품 엔지니어링의 관점에서 볼 때, 신뢰성 보장을 구축할 가치가 없는 이러한 기능 고리는 디지털 회로 자체의 작동 메커니즘에 기반해야하지만 회로 설계 (PCB 보드 설계 포함) 의 잘못된 구축으로 인해 회로가 고장 난 상태이기 때문입니다.불안정한 상태.이런 불안정한 상태의 원인은 고주파 회로의 유사한 문제와 같은 개념에서 기본적으로 응용되기 때문이다.

디지털 회로에는 다음과 같은 세 가지 측면이 있습니다.

1) 디지털 신호 자체는 넓은 스펙트럼 신호에 속한다.부립엽 함수의 결과에 따르면 매우 풍부한 고주파 분량을 포함하기 때문에 디지털 IC의 설계에서 디지털 신호의 고주파 분량을 충분히 고려했다.그러나 디지털 IC를 제외한 각 기능 링크 내부와 사이의 신호 변환 영역은 임의의 경우 일련의 문제를 초래할 수 있습니다.특히 디지털, 아날로그, 고주파 회로가 혼합된 회로 장소에서

2) 디지털 회로 응용에서의 다양한 유형의 신뢰성 설계는 실제 응용에서의 회로의 신뢰성 요구사항과 제품 엔지니어링 요구사항과 관련이 있으며, 기존의 설계된 회로는 각종 고비용의"보증"부품을 추가하여 요구를 만족시킬 수 없다.

3) 디지털 회로의 작업 속도는 전례없는 발전으로 고주파로 나아가고 있다 (예를 들어, 현재의 CPU는 마이크로파 대역의 하한선을 훨씬 초과하는 1.7GHz의 주파수를 가지고 있다.)관련 장치의 신뢰성 보장 기능도 함께 지원되지만 장치의 내부 및 일반적인 외부 신호 특성을 기반으로 합니다.

3. 이중 전송선 이론이 마이크로파 회로 설계에 대한 지도적 의미와 PCB 보드 배선 원리를 개술한다

이중 선 이론에서의 PCB 보드 개념

마이크로웨이브급 고주파 회로의 경우 PCB 보드에 해당하는 각 밴드 라인은 마룻바닥과 마이크로밴드 라인 (비대칭) 을 형성합니다.두 겹 이상의 PCB 보드의 경우 마이크로밴드 선과 스트라이프를 형성할 수 있습니다.회선 (대칭 마이크로밴드 전송선).서로 다른 마이크로밴드 (양면 PCB 보드) 또는 밴드 라인 (다중 레이어 PCB 보드) 은 결합된 마이크로밴드 라인을 형성하여 다양한 복잡한 4포트 네트워크를 형성하여 마이크로웨이브급 회로 PCB 보드의 다양한 특성을 형성한다.이로부터 알수 있는바 마이크로대역전송선이론은 마이크로파급 고주파회로 PCB판의 설계기초이다.800MHz 이상의 RF-PCB 보드 설계의 경우 안테나 근처의 PCB 보드 네트워크 설계는 마이크로 밴드 이론적 기초를 완전히 따라야 합니다 (마이크로 밴드 개념을 총 매개변수 부품의 성능을 향상시키는 도구로만 사용하는 것이 아님).빈도가 높을수록 미대 이론의 지도적 의의는 더욱 중요하다.회로의 중앙 및 분산 매개변수의 경우 작업 빈도가 낮을수록 분산 매개변수의 역할이 약하지만 분산 매개변수는 항상 존재합니다.분포 파라미터가 회로 특성에 미치는 영향을 고려할지 여부에 대해 명확한 경계선이 없다.따라서 마이크로밴드 개념의 구축은 디지털 회로와 관련 중주파 회로 PCB의 설계에도 마찬가지로 중요하다.마이크로밴드 이론의 기초와 개념, 마이크로웨이브급 RF 회로와 PCB 보드의 설계 개념은 사실상 마이크로웨이브 이중 전송선 이론의 응용이다.RF-PCB 보드 경로설정의 경우 인접한 각 신호선 (인접 포함) 은 이중 선의 기본 원리를 따르는 특성을 형성합니다 (나중에 명시적으로 설명됩니다).비록 흔히 볼 수 있는 마이크로파 무선 주파수 회로는 한쪽에 접지 평면이 설치되어 있기 때문에 그 위의 마이크로파 신호 전송선은 왕왕 복잡한 4포트 네트워크이기 때문에 직접 결합 마이크로밴드 이론을 따르지만 그 기초는 여전히 이중선 이론이다.그러므로 설계실천에서 이중선이론의 지도적의의는 더욱 광범위하다.일반적으로 마이크로웨이브 회로에 대해 말하자면, 마이크로밴드 이론은 정량의 지도적 의의를 가지고 있으며, 쌍선 이론의 구체적인 응용에 속하며, 쌍선 이론은 더욱 광범위한 정성적 지도적 의의를 가지고 있다.특히, 이중 선 이론이 제시하는 모든 개념은 겉으로 보기에 일부 개념은 실제 설계 작업 (특히 디지털 회로와 저주파 회로) 과 아무런 관련이 없는 것 같으며, 이는 사실상 환각이다.이중선 이론은 전자 회로 설계의 모든 개념 문제, 특히 PCB 회로 설계 개념의 의미를 더욱 두드러지게 지도할 수 있다.비록 쌍선이론은 마이크로파 고주파회로의 전제하에 건립되였지만 이는 고주파회로에 분포된 매개 변수의 영향이 뚜렷해졌기때문에 지도적의의가 특히 두드러졌다.디지털 또는 저주파 회로에서 분산 매개변수는 중앙 매개변수 컴포넌트에 비해 무시할 수 있으며 이중 선 이론의 개념도 그에 따라 모호해집니다.그러나 고주파와 저주파 회로를 어떻게 구분하는지는 설계 실천에서 자주 무시된다.전형적인 디지털 논리나 펄스 회로는 어떤 종류에 속합니까?분명히 저주파 회로와 저주파 회로는 비선형 성분을 가지고 있으며, 일단 일부 민감한 조건에 변화가 생기면 일부 고주파 특성을 반영하기 쉽다.CPU의 기본 주파수는 이미 1.7GHz에 달해 마이크로파 주파수의 하한선을 훨씬 초과했지만 여전히 디지털 회로이다.이러한 불확실성 때문에 PCB 보드의 설계는 매우 중요합니다.많은 경우 회로의 소스 없는 컴포넌트는 특정 사양의 전송선 또는 마이크로밴드선과 동등하며 이중 전송선 이론 및 관련 매개변수로 설명할 수 있습니다.결론적으로 이중 전송선 이론은 전자 회로의 모든 특성을 종합한 기초 위에서 탄생했다고 볼 수 있다.따라서 엄격한 의미에서 설계 실천의 모든 부분이 먼저 이중 전송선 이론에서 구현된 개념에 기초한다면 해당 PCB 보드 회로는 회로가 어떤 작업 조건에 있든 매우 적은 문제에 직면하게 될 것이다.