Teknik PCB - Rancangan hibrid sirkuit RF dan digital-analog berdasarkan papan PCB

Biasanya, bahagian RF papan PCB dirancang oleh pegawai RF dalam persekitaran sendirian dan kemudian bergabung dengan sisa PCB teknologi campuran. Proses ini tidak efisien, dan penjelasan peranti komunikasi tanpa wayar yang ditahan tangan dan peranti kawalan jauh, sering diperlukan untuk integrasi dengan teknologi hibrid, telah mendorong peningkatan yang signifikan dalam keperluan untuk rancangan analog, digital, dan RF hibrid. Peranti komputer telapak, stesen asas, kawalan jauh, peranti Bluetooth, kemampuan komunikasi tanpa wayar komputer, banyak peranti pengguna, dan sistem tentera/angkasa udara sekarang memerlukan teknologi RF. Kepopuleran peranti komunikasi tanpa wayar komputer tangan dan peranti kawalan jauh telah mendorong peningkatan yang signifikan dalam perlukan reka analog, digital dan RF bercampur. Peranti komputer telapak, stesen asas, kawalan jauh, peranti Bluetooth, kemampuan komunikasi tanpa wayar komputer, banyak peranti pengguna, dan sistem tentera/angkasa udara sekarang memerlukan teknologi RF. Selama bertahun-tahun, rancangan RF memerlukan perancang untuk menggunakan alat rancangan dan analisis khusus.

Selama bertahun-tahun, rancangan RF memerlukan perancang untuk menggunakan alat rancangan dan analisis khusus. Biasanya, bahagian RF PCB dirancang oleh pegawai RF dalam persekitaran sendirian dan kemudian bergabung dengan sisa PCB teknologi campuran. Proses ini tidak efisien dan sering memerlukan rancangan berulang dan penggunaan pangkalan data berbilang yang tidak berkaitan untuk integrasi dengan teknologi hibrid. Dalam masa lalu, fungsi desain dilakukan dan diulang dalam dua persekitaran desain, disambung melalui antaramuka ASCII yang bodoh. Sistem reka sistem PCB dan sistem reka RF-spesifik dalam kedua-dua persekitaran mempunyai perpustakaan mereka sendiri, pangkalan data reka RF, dan arkib reka. Ini memerlukan data reka (skematik dan bentangan) dan perpustakaan dalam kedua-dua persekitaran untuk dikendalikan dan disegerakkan melalui antaramuka ASCII yang rumit. Di bawah pendekatan lama ini, raksasa RF mengembangkan sirkuit RF dalam pengasingan dari raksasa sistem PCB yang lain. Sirkuit RF ini kemudian diterjemahkan ke dalam rancangan PCB keseluruhan menggunakan fail ASCII, mencipta pelaksanaan skematik dan fizik pada PCB utama. Jika ada masalah dengan litar RF, desain mesti diperbaiki dalam penyelesaian RF yang terpisah dan kemudian dipindahkan semula ke PCB utama. Simulator RF hanya simulasi sirkuit RF ideal. Dalam implementasi sistem hibrid sebenarnya terdapat banyak formasi pecahan, kosong tanah dan sirkuit RF bersebelahan yang membuat analisis sangat sukar, dan ia diketahui bahawa bentuk tambahan ini akan mempunyai kesan kekal pada operasi sirkuit RF. Kaedah lama ini telah berjaya digunakan untuk desain papan isyarat-campuran selama bertahun-tahun, tetapi kerana kandungan sirkuit RF dalam produk meningkat, masalah dua sistem desain terpisah telah mula mempengaruhi produktifitas desainer, masa-ke-pasar, dan produk kualiti. Rancangan PCB yang sedar RF Untuk mengekalkan niat rancangan diantara rancangan PCB dan RF, alat rancangan RF mesti memahami struktur arah lapisan bentangan PCB, dan sistem PCB mesti memahami komponen mikrogelombang planar parametrik yang digunakan dalam persekitaran rancangan RF. Masalah kunci lain ialah sistem PCB membina bentangan sirkuit RF sebagai sirkuit pendek, yang mencegah pemeriksaan peraturan desain yang betul (DRC) bagi desain. Untuk rancangan sistem RF kompleks hari ini, DRC yang sedar RF berfungsi adalah perlu untuk metodologi rancangan untuk memastikan rancangan adalah betul. Semua ini membantu menjaga niat desain. Menjaga niat desain adalah kritikal kerana ia adalah dasar untuk membenarkan perjalanan bulat berbilang data desain antara set alat tanpa kehilangan maklumat. Rancangan RF adalah proses berulang yang memerlukan banyak langkah untuk tune dan optimize rancangan. Dalam masa lalu, rancangan RF sangat sukar dalam konteks rancangan PCB sebenar. Apabila modul RF yang optimum dilaksanakan pada PCB, masih tiada jaminan ia masih akan berfungsi. Sebagai pengesahan, analisis medan elektromagnetik (EM) pelaksanaan PCB diperlukan. Ada beberapa masalah dengan proses desain ini. Pertama, sirkuit dipodelkan sebagai geometri lapisan logam sederhana, jadi alat RF tidak boleh membuat pengubahsuaian ke lapisan logam, dan tidak dapat mengembalikan keputusan yang optimum kembali ke rancangan PCB dan masih mempunyai sirkuit RF yang baik. Kedua, skema EM memerlukan masa. Dalam aliran baru, kerana alat PCB dan alat RF mempunyai pemahaman umum tentang niat desain, sirkuit boleh dihantar dari satu alat ditetapkan ke lain

tanpa kehilangan niat desain. Ini bermakna simulasi sirkuit dan analisis EM boleh diulang dan hasil setiap pengubahsuaian sirkuit boleh dibandingkan. Semua ini dilakukan dalam persekitaran PCB yang sebenar, termasuk pesawat tanah, bentangan sirkuit RF, jejak, vias, dan komponen lain. RF PCB Design BottleneckThe main bottlenecks in RF PCB design are as follows. kerana setiap modul RF di papan PCB mungkin telah direka oleh pasukan reka RF yang bebas, dan setiap modul boleh ditatar, berevolusi, dan digunakan semula secara bebas, ia menjadi kritikal untuk mengendalikan seluruh sirkuit sebagai keseluruhan penting, tetapi masih mengakses modul ini sebagai unsur sirkuit individu setiap masa. Untuk menyelesaikan masalah ini, alat skematik dan bentangan mesti dilambangkan untuk menyokong sirkuit terkumpul secara hierarkis. Dengan kaedah ini, walaupun sirkuit RF sudah ditetapkan pada PCB, ia masih boleh ditetapkan bersama-sama sebagai sirkuit RF dengan modul lain dan boleh disambungkan dengan pasukan reka RF yang sesuai untuk analisis. Balasan seterusnya adalah bagaimana untuk merancang pesawat tanah. Dalam proses reka tradisional, logam RF digunakan sebagai blok logam kotak hitam, dan ruang dari tanah dilakukan dengan tangan, kerana perjalanan udara perlu melewati setiap formasi. Apabila sirkuit RF dikemaskini, bahagian cut-out mesti diubahsuai secara manual untuk sepadan dengan sirkuit baru. Untuk beberapa rancangan, proses penyuntingan ini sendiri boleh mengambil minggu. Sintesis antara alat rancangan RF dan alat rancangan PCB telah berdasarkan penukaran bidireksi fail format IFF ASCII. Sementara format boleh mengendalikan beberapa data reka, ia jauh dari sintesis iteratif tanpa senyap. Kekurangan penyegerakan perpustakaan adalah penyebab kematian. Rekwiżit desain ini telah memberikan pembangkitan alat-ke-alat berdasarkan web yang menyediakan pautan dinamik dua arah antara desain RF dan desain PCB aras sistem. Untuk menyokong rekayasa bersamaan, rekayasa PCB berbilang boleh menggunakan pangkalan data reka yang sama pada masa yang sama, masing-masing menyambung satu atau lebih seksyen analog. Modul RF kini boleh dirancang menggunakan alat reka RF dan disintesis sebagai sebahagian skematik aras sistem dan PCB pada masa yang tepat, daripada sirkuit kotak hitam yang elusive masa lalu. Pada tahap ini, sirkuit boleh ditatar dan kesannya disimulasikan dalam kedua-dua persekitaran. Lihat setiap sirkuit RF sebagai set objek untuk membantu mengekalkan kesan, pengurusan versi, dan isu reka. Kerana niat desain disimpan, sebarang nombor iterasi desain boleh dilakukan tanpa biaya masa. Selain itu, kerana modul RF boleh disimulasi dalam persekitaran papan PCB aras sistem yang sebenar, fungsinya patut disahkan secara terperinci untuk membantu pendek siklus desain.