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PCB科技

PCB科技 - 基於PCB板的射頻和數模混合電路設計

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PCB科技 - 基於PCB板的射頻和數模混合電路設計

基於PCB板的射頻和數模混合電路設計

2021-10-22
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Author:ipcber

典型的, 的RF部分 PCB電路板 由RF人員在獨立環境中設計,然後與混合科技PCB的其餘部分合併. 這個過程效率低下, 手持無線通訊設備和遠程控制設備的激增, 通常需要與混合科技集成, 推動了對混合類比電路需求的顯著增加, 數位的, 和射頻設計. 手持設備, 基站, 遙控器, 藍牙設備, 電腦無線通訊能力, 眾多消費電器, 和軍事/航空航太系統現在需要射頻技術. 手持無線通訊設備和遠程控制設備的普及推動了對混合類比信號的需求顯著增加, 數位和射頻設計. 手持設備, 基站, 遙控器, 藍牙設備, 電腦無線通訊能力, 眾多消費電器, 和軍事/航空航太系統現在需要射頻技術. 多年來, 射頻設計要求設計者使用專業的設計和分析工具.

電路板


多年來, 射頻設計要求設計者使用專業的設計和分析工具. 典型的, PCB的RF部分由RF人員在獨立環境中設計,然後與混合科技PCB的其餘部分合併. 這個過程效率低下,通常需要反覆運算設計和使用多個不相關的資料庫來與混合科技集成. 在過去, 設計功能在兩個設計環境中執行和重複, 通過啞ASCII介面連接. 兩種環境中的PCB系統設計和射頻特定設計系統都有自己的庫, 射頻設計資料庫, 和設計檔案. This requires design data (schematic and layout) and libraries in both 環境s to be managed and synchronized through a cumbersome ASCII interface.

在這種舊方法下, 射頻設計師開發的射頻電路與其他PCB系統設計隔離開來. 然後將該射頻電路轉換為整體 PCB設計 使用ASCII檔案, 在主PCB上創建原理圖和物理實現. 如果射頻電路有問題, 該設計必須在單獨的射頻解決方案中進行校正,然後重新傳輸到主PCB中. 射頻模擬器僅類比理想的射頻電路. 在實際的混合系統實現中,有許多零碎的結構, 使分析非常困難的接地空洞和相鄰射頻電路, 眾所周知,這些額外的形狀將對射頻電路的運行產生持久的影響. 這種舊方法已成功用於混合訊號板設計多年, 但隨著產品中射頻電路含量的新增, 兩個獨立設計系統的問題已經開始影響設計師的生產力, 上市時間, 和產品的質量.

射頻感知 PCB設計
保持PCB和RF設計之間的設計意圖, 射頻設計工具必須瞭解PCB佈局的面向層結構, PCB系統必須瞭解射頻設計環境中使用的參數化平面微波元件. 另一個關鍵問題是PCB系統將射頻電路的佈局構建為短路, which prevents proper design rule checking (DRC) of the design. 用於當今複雜的射頻系統設計, 功能性射頻感知DRC是設計方法中必須的,以確保設計正確. 所有這些都有助於保持設計意圖. 維護設計意圖至關重要,因為它是實現工具集之間設計數據多次往返而不遺失資訊的基礎.

射頻設計是一個反覆運算過程,需要許多步驟來調整和優化設計. 在過去, 射頻設計在實際應用中非常困難 PCB設計. 在PCB上實現優化射頻模塊時, 仍然不能保證它仍然有效. 作為驗證, electromagnetic field analysis (EM) of the PCB implementation is required. 這個設計過程有幾個問題. 第一, 電路建模為簡單的金屬層幾何形狀, 囙此射頻工具無法對金屬層進行修改, 並且無法將優化結果返回給 PCB設計 還有一個很好的射頻電路. 第二, EM方案非常耗時. 在新的流程中, 因為PCB工具和RF工具對設計意圖有共同的理解, circuits can be passed from one tool set to another

without losing the design intent. 這意味著可以重複電路模擬和EM分析,並可以比較每個電路修改的結果. 這一切都是在真實的PCB環境中完成的, 包括地平面, 射頻電路佈局, 踪迹, 過孔, 和其他組件.

RF PCB Design Bottleneck
The main bottlenecks in RF PCB設計 具體如下., 由於每個射頻模塊位於 PCB板 可能由獨立的射頻設計團隊設計, 每個模塊都可以獨立陞級, 進化的, 並重新使用, 將整個電路作為一個整體進行管理變得至關重要, 但仍然可以隨時作為單獨的電路元件訪問這些模塊. 為了解决這個問題, 必須擴展原理圖和佈局工具,以支持分層分組電路. 使用此方法, 即使射頻電路已經佈置在PCB上, 它仍然可以與其他模塊一起作為射頻電路放置,並可以連接到適當的射頻設計團隊進行分析. 下一個障礙是如何設計地平面. 在傳統設計過程中, RF金屬用作黑盒金屬塊, 與地面的間距由人工完成, 因為航空旅行必須經過每個編隊. 射頻電路更新時, 必須手動修改切口零件,使其與新電路相對應. 對於某些設計, 僅此編輯過程就可能需要數周時間. 射頻設計工具和 PCB設計 工具基於ASCII IFF格式檔案的雙向轉換. 而該格式可以處理一些設計數據, 它遠非無縫反覆運算綜合. 缺少庫同步是導致死亡的一個原因. 這種設計要求產生了一種基於web的工具間通信,它在射頻設計和系統級之間提供了動態的雙向連結 PCB設計. 支持並行工程, 多個PCB工程師可以同時使用同一個設計資料庫, 每個連接一個或多個類比部分. 射頻模塊現在可以使用射頻設計工具進行設計,並在適當的時候作為系統級原理圖和PCB的一部分進行合成, 而不是過去難以捉摸的黑匣子電路. 在這個階段, 該電路可以在任何一種環境中陞級並類比其效果. 將每個射頻電路視為一組對象,以幫助保持可追溯性, 版本管理, 和設計問題. 因為保留了設計意圖, 可以在沒有時間成本的情况下執行任意數量的設計反覆運算. 此外, 因為射頻模塊可以在真實系統級別進行類比 PCB板 environment, 應更詳細地驗證其功能,以幫助縮短設計週期.