為什麼設計射頻、微波PCB難度如此之大?
發布時間:2018-02-07 責任編輯:lina
【導讀】如今的電子產品已經不再像上世紀 70 年nian代dai的de電dian視shi和he電dian冰bing箱xiang一yi樣yang,消xiao費fei者zhe每mei隔ge十shi年nian才cai更geng新xin換huan代dai一yi次ci。現xian在zai幾ji乎hu每mei個ge家jia庭ting的de每mei位wei成cheng員yuan都dou是shi電dian子zi產chan品pin的de消xiao費fei者zhe,而er且qie隨sui著zhe科ke技ji發fa展zhan不bu斷duan為wei智zhi慧hui手shou機ji、平板計算機、汽車和電視帶來各種人們消費得起的新功能,人們每年都會購買新產品。
這些電子產品的共同特征之一是采用無線技術,而該技術極度依賴於RF射頻電(dian)路(lu)。遺(yi)憾(han)的(de)是(shi),即(ji)使(shi)是(shi)最(zui)自(zi)信(xin)的(de)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan),對(dui)於(yu)射(she)頻(pin)電(dian)路(lu)也(ye)往(wang)往(wang)望(wang)而(er)卻(que)步(bu),因(yin)為(wei)它(ta)會(hui)帶(dai)來(lai)巨(ju)大(da)的(de)設(she)計(ji)挑(tiao)戰(zhan),並(bing)且(qie)需(xu)要(yao)專(zhuan)業(ye)的(de)設(she)計(ji)和(he)分(fen)析(xi)工(gong)具(ju)。正(zheng)因(yin)為(wei)如(ru)此(ci),許(xu)多(duo)年(nian)來(lai),PCB的射頻部分一直是由擁有射頻設計專長的獨立設計人員完成設計。
為什麼設計射頻和微波PCB設計的難度如此之大?
該設計過程中出現的問題非常多,並且可能對質量和生產率造成嚴重影響。例如,將一名設計人員的射頻電路嵌入到其他設計人員的PCBshi,youyutamenwangwangshiyongbutongdeshejigeshi,yincixiaolvbirandadazhekou。ciwai,shejirenyuanhaijingchangbeipozaishejizhongzuochugenggai,yibianpeiheshiyongshepindianlu。youyufangzhenwangwangshizaishepindianluzhongjinxingde,erbushizaizhenggePCB 的背景下進行,因此可能會遺漏電路板對射頻電路產生的顯著影響,反之亦然。
隨著射頻內容不斷增加,PCB設計人員和工程師意識到,為提高生產率和產品質量,最好由他們在自己的設計工具內自行解決射頻設計挑戰。遺憾的是,大多數桌麵PCB設計工具並不能幫助他們簡化這一任務。
例如,在使用射頻仿真器對電路建模後,一旦達到所需的電氣性能,仿真器就會產生此電路的銅箔形狀(通常為DXF格式),以便導入到PCB設計工具中。此過程往往會給設計人員帶來一些困擾,例如由於無法正確轉換DXF檔而導致不能將其轉換為銅箔形狀。這種情況下,設計人員需要手動操作導入DXF檔,而這可能會在形狀尺寸方麵產生人為錯誤和誤差,從而導致射頻電路失效。
PCB設計人員或工程師在嚐試對射頻和微波電路進行Layout設she計ji時shi麵mian臨lin的de挑tiao戰zhan還hai遠yuan遠yuan不bu止zhi上shang述shu幾ji條tiao。不bu過guo,好hao在zai您nin的de設she計ji工gong具ju中zhong有you一yi些xie小xiao型xing解jie決jue方fang案an在zai化hua解jie上shang述shu挑tiao戰zhan方fang麵mian可ke發fa揮hui重zhong要yao作zuo用yong。本ben白bai皮pi書shu將jiang為wei您nin介jie紹shao六liu條tiao技ji巧qiao,來lai幫bang助zhu您nin簡jian化hua任ren何he射she頻pinPCB設計任務和減輕工作壓力!
1. 保持完好、精確的射頻形狀
類似前麵描述的一些嚴重錯誤可能導致電路性能低下,甚至無法工作。為了盡量減少錯誤、簡化射頻設計任務以及提高生產率,PCB設計工具可以針對複雜的銅箔形狀提供導入控製。例如,您可以透過控製DXF 檔中的層別,並將其重新映像至CAD電氣係統層別,來建立可用的銅箔形狀(圖 1)。

圖1:設計工具如果允許使用者控製DXF導入過程,將有助於減少人為錯誤和誤差,例如在由於複雜性過高而導致導入的檔案無法轉換為銅箔形狀時。
2. 保留拐角形狀(CORNERS SHARP)
設計用於射頻和微波的銅箔形狀時,一個很重要的方麵是能夠建立帶尖拐角的 Gerber檔。優秀的PCB設計工具可以簡化這一過程。例如,使用50毫米線條繪製形狀與使用50毫米圓形光圈繪圖相比,往往令設計具有較小的半徑。設計工具在建立Gerber檔時,可透過正確地自動轉換線條寬度來獲得尖拐角(圖 2)。

圖2:有效的PCB設計工具會自動考慮用於繪製形狀的線型,以計算準確的線條寬度,幫助您輕鬆建立尖拐角。
3. 自動產生倒角(CHAMFERED CORNERS)
射頻和微波電路中經常用到倒角,以減小供給線與電容之間的分段不連續性阻抗,從而改善 MMIC 的頻率性能。90º拐角與倒角之間的距離至關重要。因此,設計人員需要采用自動方法來基於設計指定需要產生的倒角比率。PCB設計工具如果能夠基於設計規則自動強製實施需要產生的倒角比率,設計人員和工程師將會從中受益,在節省時間的同時提高設計質量(圖 3)。

圖3:設定倒角規則的功能可以簡化設計過程和節省時間。
4. 使用自動化功能有助於布置COPLANAR和CHANNEL WAVEGUIDES
共(gong)麵(mian)波(bo)導(dao)和(he)頻(pin)道(dao)波(bo)導(dao)在(zai)射(she)頻(pin)和(he)微(wei)波(bo)設(she)計(ji)中(zhong)也(ye)很(hen)常(chang)見(jian)。采(cai)取(qu)手(shou)動(dong)方(fang)式(shi)建(jian)立(li)時(shi),此(ci)項(xiang)任(ren)務(wu)可(ke)能(neng)非(fei)常(chang)耗(hao)時(shi),而(er)且(qie)容(rong)易(yi)出(chu)錯(cuo)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)需(xu)要(yao)控(kong)製(zhi)走(zou)線(xian)與(yu)via之間的特定距離,以及一個via與另一個via之間的距離,從而確保電路具有符合設計要求的性能。設計工具在這方麵也能提供幫助,即透過提供via使用控製和自動使用via來降低複雜性和提高質量(圖 4)。

圖4:PCB設計工具如果能夠控製coplanar和wave-guide via的建立,將有助於顯著減少設計錯誤和縮短設計時間。
5. 使用自動化STITCHING VIAS
射頻設計的另一個重要方麵是確保正確地利用vias屏蔽特定的區域。盡管此任務可由設計人員手動進行,但這個過程極其耗時。如果PCB設計工具能夠自動完成此過程,將可以縮短設計周期時間並確保符合您的所有設計規則。利用此類工具,設計人員可以指定via模式產生特定規則,而將剩餘的工作全部交由PCB設計工具完成。
6. 使用設計規則確保“設計即正確”
支持射頻設計的PCB設計工具通常允許設定多項設計規則:用於不同銅箔區域的via類型;via自身需要連接到的net類型;從銅箔區域邊緣到via需要保持的距離;一個via到下一個via的距離;via模式類型;以及能否僅僅透過向銅箔區域的外緣添加via來產生Faraday cage(圖 5)。

圖 5:利用支持射頻設計的PCB設計工具,您可以設定用於產生via模式的設計規則,並自動在您的設計中強製實施這些規則,從而節省您的時間和確保符合您的所有設計規則。
結論
當今的設計人員和工程師麵臨著日益加劇的設計挑戰,因此很有必要擁有一款能夠高效率支持射頻和微波設計的PCB設計工具。手動建立複雜的銅箔形狀、倒角和via模(mo)式(shi)是(shi)一(yi)個(ge)既(ji)耗(hao)時(shi)又(you)容(rong)易(yi)出(chu)錯(cuo)的(de)過(guo)程(cheng)。透(tou)過(guo)使(shi)用(yong)有(you)效(xiao)的(de)設(she)計(ji)工(gong)具(ju)提(ti)高(gao)操(cao)作(zuo)射(she)頻(pin)和(he)微(wei)波(bo)元(yuan)素(su)的(de)能(neng)力(li),設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)集(ji)中(zhong)精(jing)力(li)實(shi)施(shi)更(geng)多(duo)功(gong)能(neng)和(he)縮(suo)小(xiao)設(she)備(bei)尺(chi)寸(cun),同(tong)時(shi)保(bao)持(chi)較(jiao)高(gao)的(de)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)。
推薦閱讀:
深扒人臉識別技術的原理、算法(下)
深扒人臉識別技術的原理、算法(上)
詳細解析壓力傳感器分類及應用
如何解決嵌入式視覺係統實現智能化所麵臨的挑戰?
慣性傳感器在運動物聯網中的重要作用
推薦閱讀:
深扒人臉識別技術的原理、算法(下)
深扒人臉識別技術的原理、算法(上)
詳細解析壓力傳感器分類及應用
如何解決嵌入式視覺係統實現智能化所麵臨的挑戰?
慣性傳感器在運動物聯網中的重要作用
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 邊緣AI的發展為更智能、更可持續的技術鋪平道路
- 每台智能體PC,都是AI時代的新入口
- IAR作為Qt Group獨立BU攜兩項重磅汽車電子應用開發方案首秀北京車展
- 構建具有網絡彈性的嵌入式係統:來自行業領袖的洞見
- 數字化的線性穩壓器
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
SATA連接器
SD連接器
SII
SIM卡連接器
SMT設備
SMU
SOC
SPANSION
SRAM
SSD
ST
ST-ERICSSON
Sunlord
SynQor
s端子線
Taiyo Yuden
TDK-EPC
TD-SCDMA功放
TD-SCDMA基帶
TE
Tektronix
Thunderbolt
TI
TOREX
TTI
TVS
UPS電源
USB3.0
USB 3.0主控芯片
USB傳輸速度




