Технология PCB - проектирование гибридных схем на основе панелей печатных плат

Как правило, радиочастотная часть панельной печатной платы проектируется радиочастотным персоналом в отдельной среде, а затем объединяется с остальной частью печатной платы, выполненной по смешанной технологии. Этот процесс очень неэффективен, а распространение портативных беспроводных устройств связи и устройств дистанционного управления, обычно требующих интеграции с гибридной технологией, привело к значительному увеличению потребности в гибридных аналоговых, цифровых и радиочастотных конструкциях. портативные устройства, базовые станции, устройства дистанционного управления, устройства Bluetooth, возможности беспроводной связи вычислительной машины, потребительское оборудование, военные/аэрокосмические системы нуждаются в радиотехнологии. Популярность портативных беспроводных устройств связи и устройств дистанционного управления привела к значительному росту потребности в смешанных аналоговых, цифровых и радиочастотных конструкциях. портативные устройства, базовые станции, устройства дистанционного управления, устройства Bluetooth, способность вычислительных машин к беспроводной связи, многочисленные бытовые приборы и военные/аэрокосмические системы теперь нуждаются в радиочастотных технологиях.

В течение многих лет проектирование ВЧ-компонентов требовало от разработчиков использования специализированных инструментов проектирования и анализа. Как правило, радиочастотный компонент печатной платы проектировался радиочастотным персоналом в отдельной среде, а затем интегрировался с остальными компонентами гибридной печатной платы. В прошлом функция проектирования выполнялась и повторялась в двух средах проектирования, соединенных через немой интерфейс ASCII. В обоих случаях система печатных плат разрабатывается и настраивается для радиочастот, которые имеют свою собственную библиотеку, базу данных высокочастотного проектирования и архивы проектирования. Это требует управления и синхронизации проектных данных (схем и макетов) и библиотек в обеих средах через громоздкий интерфейс ASCII.

На старой схеме ВЧ-дизайнеры разрабатывали ВЧ-цепи в изоляции от остального дизайна системы печатной платы. Затем эта ВЧ-схема переводится в общий дизайн печатной платы с помощью ASCII-файла, создается базовая схема и реализуется физика на основной печатной плате. Если с ВЧ-схемой возникли проблемы, ее необходимо исправить в отдельном ВЧ-решении, а затем перенести в основную печатную плату. ВЧ-симулятор моделирует только идеальные ВЧ-цепи. В процессе практической реализации гибридной системы возникает множество фрагментов структуры, пустот в грунте и соседних ВЧ-цепей, что сильно затрудняет анализ, Известно, что эти дополнительные формы будут оказывать долгосрочное влияние на функционирование ВЧ-цепей. Этот старый метод успешно использовался для проектирования плат со смешанными сигналами в течение многих лет, но с увеличением содержания радиочастотных цепей в изделиях проблемы двух отдельных систем проектирования начали влиять на производительность дизайнера, время выхода на рынок и качество продукции.

Проектирование печатных плат с учетом радиочастотного диапазона

Для сохранения проектного замысла между проектированием печатной платы и РЧ-системы средства РЧ-проектирования должны понимать послойно-ориентированную структуру разводки печатной платы, а система печатной платы должна понимать параметрические планарные СВЧ-элементы, используемые в среде РЧ-проектирования. Другая ключевая проблема заключается в том, что система печатной платы строит ВЧ-цепи на короткое замыкание, что препятствует надлежащей проверке правил проектирования (DRC) конструкции. При проектировании сложной ВЧ-системы функциональная DRC с учетом ВЧ является обязательным элементом методологии проектирования для обеспечения правильности конструкции. Все это помогает сохранить замысел конструкции. Сохранение замысла проекта очень важно, поскольку это основа для многократного обмена данными о проекте между наборами инструментов без потери информации.

Проектирование радиочастот представляет собой итерационный процесс, требующий много шагов для корректировки и оптимизации проектирования. В прошлом в настоящей конструкции печатной платы очень трудно было проектировать Радиочастоту. Когда оптимизированный радиочастотный модуль реализован на печатной плате, пока не могу гарантировать его сохранение в силе. В качестве проверки требуется анализ электромагнитного поля (ЭМ) при реализации печатной платы. Существует несколько проблем, связанных с этим процессом проектирования. Поэтому радиочастотный инструмент не может изменить металлический слой и не может вернуть оптимизированные результаты обратно в конструкцию печатной платы и при этом получить хорошую ВЧ-схему. 

Во-вторых, создание ЭМ-схем требует много времени. В новом приливе, поскольку инструмент PCB и инструмент RF имеют общее понимание проектного замысла, схемы можно переносить из одного набора инструментов в другой без потери проектного замысла. Это означает, что моделирование и анализ схемы можно повторить, а результаты каждой модификации схемы можно сравнить. Все это было сделано в реальной среде PCB, включая заземляющие плоскости, схемы RF, трассы, сквозные отверстия и другие компоненты.

Узкое место при проектировании радиочастотных печатных плат

Поскольку каждый модуль радиочастотной печатной платы может быть разработан независимой группой разработчиков, и каждый модуль может быть независимо модернизирован, развит и повторно использован, крайне важно управлять всей схемой в целом, но эти модули могут быть доступны в любое время как отдельные элементы схемы. Для решения этой проблемы необходимо расширить схемы и инструменты компоновки для поддержки иерархической схемы. С помощью этого метода, даже если ВЧ-схема была настроена на печатной плате, она все равно может быть размещена вместе с другими модулями как ВЧ-схема и может быть подключена к соответствующей группе ВЧ-разработчиков для анализа. Следующим препятствием является проектирование плоскости заземления. В традиционном процессе проектирования РЧ представляет собой металлический блок, а расстояние от земли определяется вручную, поскольку при каждом формировании необходимо совершить путешествие на самолете. Когда схема РЧ обновляется, необходимо вручную изменить детали выреза, чтобы они соответствовали новой схеме. Для некоторых проектов один только этот процесс редактирования может занять несколько недель.Преобразуйте инструмент проектирования РЧ в инструмент проектирования печатных плат, основанный на формате ASCII IFF. И этот формат может работать с некоторыми проектными данными,но он далек от бесшовного итеративного синтеза. отсутствие синхронизации хранения - причина смерти. 

Это требование к проектированию привело к появлению веб-инструментария, который обеспечивает динамическую двустороннюю связь между проектированием РЧ и проектированием печатных плат системного уровня. поддержка параллельной работы, несколько инженеров по печатным платам могут использовать одну и ту же базу данных проектирования, каждый из которых связывает одну или несколько аналоговых секций. теперь РЧ модуль может быть разработан с помощью инструмента проектирования РЧ и синтезирован в нужное время в схему системного уровня и часть печатной платы, вместо неразборчивого черного ящика в прошлом. На этом этапе схему можно модернизировать и смоделировать ее эффекты в любой среде. рассматривать каждую радиочастотную схему как группу объектов, чтобы помочь сохранить обратимость, управление версиями,проблему проектирования.Поскольку замысел проекта сохраняется, можно проводить любое количество итераций проектирования без затрат времени. Кроме того, поскольку радиочастотный модуль может быть смоделирован на настоящем системном уровне в среде панельной печатной платы, необходимо более детально проверить его функции,чтобы помочь сократить цикл проектирования.