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高周波回路とPCBボードの概念と設計原理について
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高周波回路とPCBボードの概念と設計原理について

高周波回路とPCBボードの概念と設計原理について

2022-09-22
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Author:iPCB

高周波回路基板設計用 すでに良いCADソフトウェアです, そして、その強力な機能は、人々のデザイン経験不足と面倒なパラメータ検索と計算を克服するのに十分です. 経験がほとんどない方は、より良い品質でRFコンポーネントを完成することができるはずです. 練習中, これはそうではない.

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CAD支援設計ソフトウェアとネットワークアナライザについて

高周波回路設計のためには,すでに非常に良好なcadソフトウェアがある。その強力な機能は、設計経験と面倒なパラメータの検索と計算の人々の不足を克服するために十分です。強力なネットワークアナライザと結合して、それは少しの経験でより良い良質なRF構成要素を完了することができるそれらでなければなりません。しかし、実際にはこれはそうではありません。CAD設計ソフトウェアは、大部分の世界の無線装置メーカーによって提供される構成要素パラメタと基本的なパフォーマンス指標を含む強力なライブラリ機能に頼ります。多くのRFエンジニアは、誤って、ツールがデザインのために使われる限り、問題がないと思っています。しかし、実際の結果はいつも願いに反している。その理由は,高周波回路設計の基本概念の柔軟な応用と,誤った理解のもとで基本設計原理の適用における経験の蓄積を放棄することである。その結果,ソフトウェアツールの応用において,しばしば基本的なアプリケーションエラーを生じる。RF回路設計cadソフトウェアは,様々な高周波基本構成モデルライブラリを使用して実際の回路動作状態のシミュレーションを完了する透明可視化ソフトウェアである。これまでのところ、キーリンクを理解することができますが、高周波基本構成モデルの2つのタイプがあります。そこで以下のような問題があります。


1)コンポーネントモデルとcadソフトウェアは,長い間相互作用し,発展してきており,ますます完璧になってきている。実際には、モデルの真正性は基本的に信頼できる。しかし、コンポーネントモデル(特にコンポーネントアプリケーションの電気環境)によって考慮されるアプリケーション環境は、すべて典型的な値です。ほとんどの場合、アプリケーションパラメータのシリーズは経験的に決定されなければなりません、さもなければ、実際の結果は時々CADソフトウェアの助けなしでデザイン結果から遠く離れています。


2)CADソフトウェアにおいて確立された従来の高周波基本構成モデルは,通常,現在の適用条件の下で予測可能な局面に限定され,基本的な機能モデルに限定されることができない(そうでなければ,製品開発は人々を必要としない,そして,すべての種類の製品はcadだけに依存して生まれる)。


3)特に典型的な機能モデルの確立は、典型的な方法で部品を適用し、典型的で完全なプロセス構造(PCBボード構造を含む)を使用することによって完成し、その性能はまた、「典型的」高レベルに達していることに留意する必要がある。しかし、実際には、それはモデル状態から遠い完全な模倣です。理由は:選択されたコンポーネントとそのパラメータは同じですが、それらの組み合わせられた電気環境は同じであるはずがありません。低周波回路またはデジタル回路では、このような数センチメートルの差は大きな障害ではないが、無線周波数回路では致命的なエラーがしばしば発生する。


4)CADソフトウェアの設計において,ソフトウェアの耐故障設計は,実際の状況に反する間違ったパラメータ設定が発生したか否かに注意しない。したがって、理想的な結果はソフトウェアの実行パスに従って与えられますが、実際には問題に満ちています。結果。重要なエラーリンクは、CADソフトウェアを正しく適用するためにRF回路設計の基本原理を使用していないことが知られている。


5)CADソフトは設計補助具のみである。これは、リアルタイムシミュレーション機能、強力なコンポーネントモデルライブラリとその関数生成機能、典型的なアプリケーションモデルライブラリなどの人々の退屈なデザインと計算作業を簡素化するために使用します。これまでのところ、人工知能を特定のデザインに置き換えることはできない。rf pcbボードの支援設計におけるcadソフトウェアのパワーは,ソフトウェアの人気の重要な局面である。しかし、実際には、多くのRFエンジニアは、しばしばそれらによって「理解されます」。原因はまだパラメータ設定の耐故障性です。シミュレーション機能を使用して理想的なモデル(各機能リンクを含む)を得るのにしばしば使用されますが、実際のデバッグが見つからない場合にのみ、それはデザインに自分の経験を使用する方が良いです。したがって、PCB設計において、CADソフトウェアは、基本的なRF設計経験と技術を持つ技術者にとって、有益であるだけである。RF回路設計のための重要な機器であるスカラーとベクトルの2種類のネットワークアナライザがある。通常の練習は、基本的なRF回路設計の概念および原理に従って、回路基板およびPCBボード設計(またはCADソフトウェアを使用する)を完了することであり、PCBボードのサンプル処理を完了し、必要に応じてプロトタイプを組み立て、その後、各リンクを設計するためにネットワークアナライザを使用する。ネットワーク解析は一つずつ実行され、回路を状態にすることができる。しかし、この仕事のコストはPCBの少なくとも3~5バージョンの実際の生産です、そして、基本的なPCB設計原則と基本的な概念がないならば、必要なPCBバージョンはより多くであるでしょう(あるいは、デザインは完了できません)。RF回路を解析するためにネットワークアナライザを使用するプロセスでは、完全な高周波回路PCBボード設計概念および原理を必要とし、PCBボードの設計欠陥を解析結果を明確に知ることができなければならない。この1つだけの関連技術者にはかなりの経験が必要です。プロトタイプのネットワークリンクを解析する過程で,ローカルな機能ネットワークを構築するための熟練した実験経験とスキルに頼る必要がある。多くの場合、ネットワークアナライザによって発見された回路欠陥は同時に多くの要因を持つので、その原因を分析し徹底的に調査するためには、ローカル機能ネットワークの構築を使用する必要がある。この実験的回路構成は、明確な高周波回路設計経験および熟練した回路PCBボード構成原理に依存しなければならない。


2本稿の範囲

本論文は主にマイクロ波グレードの概念と設計原理を目指している 高周波回路 と PCBボード デザイン, コミュニケーション製品のフロンティアカテゴリー. マイクロ波グレードの高周波回路のPCB設計原理が選択されている理由は、この原理が大きな意味を持っており、現在のハイテク応用技術に属するということである. マイクロ波回路からの遷移 PCBボード デザイン高速無線ネットワーク(様々なアクセスネットワークを含む)へのコンセプトは、同じ静脈でもプロジェクトです。彼らは同じ基本原則に基づいているので, デュアル伝送線理論. 経験豊富なRF技術者によって設計されたデジタル回路または比較的低周波回路PCBは、非常に高い成功率を有する, 彼らのデザイン概念が「分配された」パラメタを中心とするので, そして、低周波数回路(デジタル回路の破壊効果を含む)において、分布定数の概念を使用することは、しばしば人々によって無視される。長い間, 多くのピアによって完成した電子製品(主に通信製品の設計)はしばしば問題に満ちている。一方で, それは電気的設計(冗長設計を含む)の必要なリンクの欠如に関連している。信頼性設計など)でももっと大事に, 多くの人々は、必要なすべてのリンクが考慮されたと考えるとき、多くのそのような問題が起こります. これらの問題に応じて, 彼らはしばしば手続きをチェックすることに精力を費やす, 電気原理, パラメータ冗長性, etc., しかし、彼らのエネルギーを PCBボード design, それはしばしば PCBボード 設計欠陥. 多くの製品性能問題を引き起こします. PCBボード 設計原理は多くの局面を含む, 基本原則を含む, 干渉防止, 電磁両立性, 安全性の保護, など. これらの側面, 特に 高周波回路 (特にマイクロ波グレード高周波回路), 関連概念の欠如は、しばしば全体のR&Dプロジェクトの失敗につながる。多くの人々はまだ“電気的な原則を導体との接続を所定の役割を果たすために”滞在します, そしてそれさえ考えるPCBボード デザインは構造の考察に属する, 技術と生産効率の向上. 多くのRFエンジニアも、この関連がRF設計で全体のデザイン仕事の特別な焦点でなければならないと完全に理解しません, そして、彼らは間違いなく高性能コンポーネントを選択することに彼らのエネルギーを費やす, コストの大幅な増加とパフォーマンス低下の結果として生じる. ここで特に指摘されるべきことは、デジタル回路がその強い干渉に依存することである, 誤り検出と訂正, そして、回路の正常な機能を確実にするために、各インテリジェントリンクを任意に構成することができる. 様々な「保証された正常な」リンクの高い追加構成を伴う通常のデジタル・アプリケーション回路は、明らかに製品概念のない処置です. しかし, それはしばしば“価値のない”と考えられているリンクの製品の問題のシリーズにつながる. その理由は、製品工学の観点から建設信頼性保証にふさわしくないこのような機能的リンクは、デジタル回路自体の作動機構に基づいているべきである, しかし、回路設計(PCBを含む)の間違った建設ボード回路が故障状態になる。不安定状態. この不安定な状態の原因は、同様の問題と同じ概念のもとでの基本的な応用である 高周波回路.


デジタル回路では、真剣に取り上げられる三つの側面がある。

1)ディジタル信号自体は、広いスペクトル信号に属する。Fourier関数の結果によれば、非常に豊富な高周波成分を含んでいるので、デジタルICの設計において、デジタル信号の高周波成分が十分考慮されている。しかし、デジタルICに加えて、各機能リンク内の信号遷移領域は、任意であれば一連の問題につながる。特に、デジタル・アナログ・高周波回路を混在させた回路の場合。

2)ディジタル回路応用における各種の信頼性設計は,実用上の回路の信頼性要件と製品工学要件に関連し,種々の高コスト「保証」部品を要求に適合させるように設計された回路には付加できない。

3)ディジタル回路の動作速度は前例のない発展に伴って高周波に向かって動いている(例えば,主周波数が1 . 7 ghzに達した現在のcpuはマイクロ波周波数帯域の下限値をはるかに上回る)。関連デバイスの信頼性保証機能も同時にサポートされているが,それらはデバイスの内部および典型的な外部信号特性に基づいている。


マイクロ波回路設計のための二重伝送線路理論の指針重要性とPCBボード配線の原理

二線理論の下でのPCBボード概念

マイクロ波グレード 高周波回路, の対応するストリップ線 PCBボード接地板とマイクロストリップライン(非対称)を形成する。PCBボードの以上の層, マイクロストリップ線路とストリップを形成することができる.線(対称マイクロストリップ伝送線路)。異なるマイクロストリップライン(両面PCB)ボードsまたはストリップライン(多層PCB )ボード)形状結合マイクロストリップ線路これにより、様々な複雑な4ポートネットワークを形成する, したがって、マイクロ波レベル回路PCBを形成すること. マイクロストリップ伝送線路の理論はマイクロ波グレードの高周波回路の設計基準であることが分かる PCBボード. RF用PCBボード 800 MHz以上の設計, PCBボード アンテナの近くのネットワーク設計は完全にマイクロストリップの理論的基礎に従うべきである。周波数が高い, マイクロストリップ理論の指導的意義は. 回路の集中パラメータと分布パラメータについて, 低い動作周波数, 分散パラメータの影響を弱める, しかし、分散パラメータは常に存在します. 回路特性に対する分布パラメータの影響を考慮するかどうか明確な分断線はない. したがって, マイクロストリップの概念の確立は、デジタル回路および相対的中間周波数回路PCB. マイクロストリップ理論の基礎と概念とマイクロ波レベルRF回路の設計概念 PCBボードは実際にマイクロ波二重伝送線路理論の応用である. RF用PCBボード 配線,隣接する信号線(隣接する隣接する信号線)は、すべて、二重線の基本原理に従う特性を形成する(これは後に説明する)。一般的なマイクロ波RF回路は片側に接地面を備えているが, マイクロ波信号伝送線路が複雑な4ポートネットワークになる傾向がある, 結合マイクロストリップ理論に直接続く, しかし、その基礎はまだ2線理論です. したがって, デザイン実習で, 二重線理論の指導的意義はより広範である. 一般的に言えば, マイクロ波回路, マイクロストリップ理論は定量的に重要な意味を持つ, 2線理論の具体的な応用に属する, そして、2行理論はより広い質的な指導的意義を持っています. それは、2行理論によって与えられるすべての概念を言及する価値があります, 表面に,いくつかの概念は、実際の設計作業(特にデジタル回路と低周波回路)と関係がないようです。これは、実際には幻想です. 二線理論は電子回路設計におけるすべての概念的問題を導くことができる, 特にPCB回路設計概念の重要性はより顕著である. マイクロ波の前提で2線理論が確立されるが 高周波回路, これは、 高周波回路 重要になる, それは特に顕著な意味を導く. デジタルまたは低周波回路で, 分散パラメータは集中パラメータ成分と比較して無視できる, そして、二線理論の概念はそれに対応して曖昧になる. しかし, 高周波回路と低周波回路を区別する方法は、しばしば設計実施において見落とされる. 典型的なデジタル論理回路またはパルス回路はどのカテゴリに入るか? 非線形成分を有する低周波回路と低周波回路, 敏感な条件が変わると, いくつかの高周波特性を反映するのは簡単です. CPUの主周波数は1に達した.7 GHz, マイクロ波周波数の下限を超えて, しかし、それはまだデジタル回路です. これらの不確かさのため, のデザイン PCBボード 非常に重要です. 多くの場合, 回路内の受動部品は、特定の仕様の伝送線路またはマイクロストリップラインと等価であり得る, デュアル伝送線理論とその関連パラメータによって記述できる. 要するに, 二重伝送線路理論は電子回路のすべての特性を合成することに基づいて生まれたと考えられる. したがって, 厳密に, デザイン実践のすべての関連が最初に二重伝送線理論で具体化される概念に基づくならば, 対応する PCBボード回路は非常に少ない問題に直面します。