射頻和微波電路設(shè)計(jì)中值得重視的幾個(gè)問題

摘 要：隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷的飛速的發(fā)展，射頻和微波電路越來越受到廣泛的重視與高速的發(fā)展。這無疑對(duì)當(dāng)今時(shí)代的設(shè)計(jì)人員和設(shè)計(jì)工程師產(chǎn)生著巨大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，即使是最自信的設(shè)計(jì)人員，對(duì)于射頻電路也總是望而卻步。因此如果能夠設(shè)計(jì)一種可以支持射頻和微波設(shè)計(jì)的PCB設(shè)計(jì)和分析工具，這將變得很有意義。因?yàn)閱渭兊挠檬謩?dòng)建立銅箔形狀、倒角或者是via模式的過程，不僅需要花費(fèi)大量時(shí)間而且又不能保證正確率。但是如果能用高效率的設(shè)計(jì)工具，一方面能提高操作射頻和微波元素的能力，另一方面，設(shè)計(jì)人員和工程師可以花更多精力去開發(fā)更多功能或者進(jìn)一步將設(shè)備尺寸縮小，與此同時(shí)這樣的工具也更能保證設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：射頻；微波；電路設(shè)計(jì)；倒角；via模式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.113

1 引言

當(dāng)今時(shí)代的電子產(chǎn)品再也不像改革開放前的電視一樣，人們每隔好多年才舍得更新?lián)Q代一次。現(xiàn)在幾乎從十幾歲到七八十歲的公民都是電子產(chǎn)品的消耗者，況且，不斷發(fā)展的科技無時(shí)無刻在更新著人們消費(fèi)得起的智能手機(jī)、筆記本電腦、電視等電子產(chǎn)品，人們差不多每年都會(huì)換上新的電子產(chǎn)品。而這些產(chǎn)品的相同之處就是采用無線技術(shù)，它非常依賴RF射頻電路的技術(shù)。不過遺憾的是，該設(shè)計(jì)過程中都會(huì)出現(xiàn)非常多的問題，并且?guī)缀趺恳粋€(gè)問題都影響著生產(chǎn)率和質(zhì)量[1-2]，尤其在一些情況下，設(shè)計(jì)人員還經(jīng)常被迫在設(shè)計(jì)中做出更改，去配合使用射頻電路[3-4]，這些都給設(shè)計(jì)人員和設(shè)計(jì)工程師也帶來巨大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，并且需要專業(yè)的設(shè)計(jì)和分析工具。此外，盡管射頻內(nèi)容不斷增加，但是，大多數(shù)PCB設(shè)計(jì)分析工具并不能幫助設(shè)計(jì)人員減少工作量。所以，許多年來，只有經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員才能獨(dú)立完成PCB的射頻部分的設(shè)計(jì)。相信在未來的發(fā)展過程中，射頻和微波電路進(jìn)行Layout設(shè)計(jì)時(shí)還是會(huì)有一定的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

2 射頻和微波PCB設(shè)計(jì)的技巧

本文就以上的一些問題介紹幾條技巧，希望能為設(shè)計(jì)人員或者工程師們帶來幫助。

2.1 保持完好、精準(zhǔn)正確的射頻形狀

為了盡可能的不出現(xiàn)錯(cuò)誤提高正確率、并且減輕工程師的工作量，PCB設(shè)計(jì)工具可以控制各種各樣的銅箔形狀的導(dǎo)入。例如，控制DXF檔中的層別，然后把它重新映像到CAD電氣系統(tǒng)層別，這樣的過程即可建立有效的銅箔形狀（圖1）。圖1中，如果使用者能控制DXF導(dǎo)入過程，錯(cuò)誤率大大降低了。

2.2 保留拐角形狀（

CORNERS SHARP）

其實(shí)工程師在設(shè)計(jì)銅箔形狀時(shí)，她們應(yīng)該關(guān)注的最重要的要點(diǎn)之一就是建立帶尖拐角的Gerber檔。可以簡(jiǎn)化這一過程的PCB設(shè)計(jì)工具是工程師們都十分想追求的。分析設(shè)計(jì)工具在創(chuàng)建Gerber檔時(shí)，可以通過強(qiáng)大的程序進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)線條寬度從而達(dá)到獲得尖拐角的目的（圖2）。

圖2中，一個(gè)完美的PCB設(shè)計(jì)工具，應(yīng)該滿足一下幾個(gè)方面，如，會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)形狀的線型，或者可以準(zhǔn)確的計(jì)算線條寬度，這樣才能達(dá)到建立尖拐角的目的。

2.3 使用設(shè)計(jì)程序確保“設(shè)計(jì)即正確”

一個(gè)合格的PCB設(shè)計(jì)工具需要滿足多項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)定：比如可以設(shè)定不同的via類型；可以控制從銅箔區(qū)域邊緣到via之間應(yīng)該有的長(zhǎng)度；via與via之間的長(zhǎng)度；甚至via模式的類型或者產(chǎn)生的Faraday cage都需要能夠被設(shè)定（圖3）。

圖3中，利用PCB設(shè)計(jì)工具，設(shè)計(jì)人員可以設(shè)定產(chǎn)生via模式的規(guī)則程序，并可以全自動(dòng)的進(jìn)行程序，從而可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作量并確保符合所有設(shè)計(jì)程序。

3 結(jié)論

由于當(dāng)今時(shí)代的飛速發(fā)展，射頻和微波電路設(shè)計(jì)人員和工程師面臨著很大挑戰(zhàn)與壓力，如純手動(dòng)建立的銅箔形狀、倒角和via模式需要花費(fèi)大量的時(shí)間并且也不能保證很高正確率。因此擁有一款能夠高效率支持射頻和微波設(shè)計(jì)的PCB設(shè)計(jì)工具是很有必要也是意義重大的。如果能用高效率的設(shè)計(jì)工具，一方面能讓操作射頻和微波元素的能力得到更大程度的提高，另一方面，設(shè)計(jì)人員和工程師也可以花更多精力去開發(fā)更多其它的功能或者進(jìn)一步將設(shè)備尺寸縮小，與此同時(shí)這樣的工具也更能保證設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳麗飛.射頻電路PCB的設(shè)計(jì)技巧[J].電子設(shè)計(jì)工程，2013（07）.

[2]何緩，王積勤.射頻電路PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的有關(guān)問題[J].電力系統(tǒng)通信，2003（06）.

[3]林萬里，張顏萍，王國偉.射頻電路印刷電路板的設(shè)計(jì)[J].甘肅高師學(xué)報(bào)，2006（02）.

[4]朱紅兵，宋寧華.射頻電路PCB設(shè)計(jì)和電磁兼容[J].試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)，2005（Z1）.

作者簡(jiǎn)介：周鵬（1988-），男，江蘇無錫人，本科，助理工程師，從事微波射頻電路方面的研究。