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如何將RF與數模電路設計在同一PCB上?

2016年01月30日14:33 百能網

持設備、基站、遙控裝置、藍牙設備、計算機無線通信功能、眾多消費電器以及軍事/航空航天系統現需要采用RF技術。數年來,RF設計需要專業設計人員使用專門的設計和分析工具來完成。典型情況下,PCB的RF部分由RF專業人員在獨立環境下設計好后,再與混合技術PCB 的其余部分合并在一起的。這一過程的效率很低,而且為了與混合技術整合在一起,常常需要反復設計,還需要用到多個互不相關的數據庫。

在過去,設計功能在兩個設計環境進行和重復,并通過一個非智能的ASCII接口連接(圖1(a))。兩個環境中的PCB系統設計和RF專門設計系統有它們自 己的庫、RF設計數據庫和設計存檔。這就要求兩個環境中的設計數據(原理圖和版圖)和庫通過一個繁瑣的ASCII接口進行管理和同步。

在這一舊的方法下,RF設計師孤立于PCB系統設計中的其他部分進行RF電路的開發。然后該RF電路再利用ASCII文件翻譯到總體PCB設計中,從而在主 PCB上創建出原理圖和物理實現。如果RF電路存在問題,那么設計必須在獨立的RF解決方案中修正,然后再重新翻譯進主PCB

RF模擬器只模擬了理想的射頻電路。在實際混合系統實現中有許多零碎的地層、地過空和相鄰的RF電路,這使得分析變得非常的困難,而且誰都知道這些附加的形狀將會對RF電路運作產生長久的影響。

這一舊方法多年來已成功地用于混合信號電路板設計,但隨著產品中RF電路含量的增加,兩個獨立設計系統帶來的問題已開始影響設計師的生產力、產品上市時間和產品的質量。

為了解決這些問題,Mentor Graphics公司已經開發出一種動態鏈接技術,它可以將PCB原理圖和版圖工具與RF設計和模擬工具集成在一起,從而產生了一種新的解決方案,它可以克服傳統的射頻設計的缺點。

RF感知(RF aware)PCB設計

為保持PCB和RF設計間的設計意圖,RF設計工具必須理解PCB布局中面向層(layer-oriented)的結構,而PCB系統也必須理解RF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RF電路的版圖構建成短路電路,這妨礙了對設計進行正確的設計規則檢驗(DRC)。對當今的復雜RF系統設計來說,功能上的RF感知DRC是設計方法學確保設計正確所必須的。

所有這些都對保持設計意圖有幫助。保持設計意圖非常關鍵,因為它是實現在工具集間設計數據的多次往返而不丟失信息的基礎。

RF設計是個反復的過程,需要采取很多步驟對設計進行調整和優化。過去,在真實的PCB設計背景下,進行RF設計非常困難。當當在PCB上實現經過優化的RF模塊時,仍無法保證它仍工作在最佳狀態。作為一種驗證,需要對PCB實現進行電磁場分析(EM)。

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