PCB 블로그 - 고주파수 회로와 PCB 보드의 개념과 설계 원칙

고주파 회로 PCB 보드 설계에서는 이미 좋은 CAD 소프트웨어가 있으며, 강력한 기능은 사람들의 설계 경험의 부족과 어려운 매개 변수 검색 및 계산을 극복하기에 충분합니다.경험이 적은 사람들은 RF 부품을 더 나은 품질으로 완성할 수 있어야합니다.하지만 실제로는 그렇지 않습니다.

CAD 지원 설계 소프트웨어 및 네트워크 분석기

고주파 회로 설계에서는 이미 매우 좋은 CAD 소프트웨어가 있습니다.그것의 강력한 기능은 사람들의 디자인 경험의 부족과 어려운 매개 변수 검색과 계산을 극복하기 위해 충분합니다.강력한 네트워크 분석기와 결합되면 경험이 적은 사람들은 더 나은 품질의 RF 구성 요소를 완료 할 수 있습니다.그러나 실제로는 그렇지 않습니다.CAD 설계 소프트웨어는 세계 대부분의 라디오 장치 제조업체가 제공하는 구성 요소 매개 변수 및 기본 성능 지표를 포함한 강력한 라이브러리 기능에 의존합니다.많은 RF 엔지니어들은 잘못 설계에 사용되는 한 문제가 없을 것이라고 믿습니다.

그러나 실제 결과는 항상 원하는 것과 반대합니다.그 이유는 고주파 회로 설계의 기본 개념의 유연한 적용을 포기하고 잘못된 이해에서 기본 설계 원칙의 적용에 대한 경험을 축적하기 때문입니다.그 결과, 그들은 종종 소프트웨어 도구의 응용 프로그램에서 기본적인 응용 프로그램 오류를 만듭니다.RF 회로 설계 CAD 소프트웨어는 실제 회로 작동 상태의 시뮬레이션을 완료하기 위해 다양한 고주파 기본 구성 모델 라이브러리를 사용하는 투명한 시각화 소프트웨어입니다.지금까지 우리는 이미 핵심 링크를 이해할 수 있습니다. 고주파 기본 구성 모델의 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 중앙 집중 매개 변수의 형태로 구성 요소 모델이고 다른 하나는 기존 설계에서 로컬 함수 모델입니다.따라서 다음과 같은 문제가 있습니다.

고주파수 회로 PCB 보드

1. 성분 모형과 CAD 소프트웨어는 오랫동안 상호 작용하고 개발하고 있으며, 점점 더 완벽해지고 있습니다.실제로 모델의 진실성은 기본적으로 신뢰할 수 있습니다.그러나 구성 요소 모델에 의해 고려되는 응용 환경 (특히 구성 요소 응용 프로그램의 전기 환경)은 모두 전형적인 값입니다.대부분의 경우, 응용 프로그램 매개 변수의 일련은 경험적으로 결정되어야하며, 그렇지 않으면 실제 결과는 CAD 소프트웨어의 도움없이 설계 결과로부터 더 멀리 떨어져 있습니다.

2. CAD 소프트웨어에 설립된 전통적인 고주파 기본 구성 모델은 일반적으로 현재 응용 조건 하에서 예측 가능한 측면에 제한되며 기본 기능 모델에만 제한될 수 있습니다 (그렇지 않으면 제품 개발은 사람들을 고용할 필요가 없으며 모든 종류의 제품은 CAD에 의존하여 태어난다. 제품).

3. 전형적인 기능 모델의 설립은 전형적인 방식으로 구성 요소를 적용하고 전형적이고 완벽한 공정 구조 (PCB 보드 구조를 포함하여) 를 사용하여 완료되고 그 성능은 또한 "전형적인" 높은 수준에 도달했다는 것을 특히 주목할 가치가 있습니다. .그러나 실제로는 모델 상태에서 멀리 떨어진 완전한 모방입니다.이유는: 선택된 부품과 그 매개 변수가 동일하지만, 그 결합 된 전기 환경은 동일할 수 없습니다.저주파수 회로나 디지털 회로에서 몇 센티미터의 이러한 차이는 큰 장애물이 아니지만 라디오 주파수 회로에서 치명적인 오류가 종종 발생합니다.

4. CAD 소프트웨어의 디자인에서, 소프트웨어의 오류 내용성 디자인은 실제 상황과 반대하는 잘못된 매개 변수 설정이 발생하는 지 여부에 관심을 기울이지 않습니다.따라서 소프트웨어의 실행 경로에 따라 이상적인 결과를 제공하지만 실제로 문제가 가득합니다.결과.키 오류 링크가 CAD 소프트웨어를 올바르게 적용하기 위해 RF 회로 설계의 기본 원칙을 사용하지 않는다는 것을 알 수 있습니다.

5. CAD 소프트웨어는 단지 디자인 보조 도구입니다.실시간 시뮬레이션 기능, 강력한 구성 요소 모델 라이브러리 및 기능 생성 기능, 전형적인 응용 프로그램 모델 라이브러리 등을 사용하여 사람들의 지루한 설계 및 계산 작업을 간소화합니다. 지금까지 특정 설계에서 인공 지능을 대체할 수 없습니다.

RF PCB 보드의 지원 설계에서 CAD 소프트웨어의 힘은 소프트웨어의 인기의 중요한 측면입니다.그러나 실제로는 많은 RF 엔지니어가 종종 "이해됩니다".원인은 여전히 파라미터 설정의 오류 내용성 성격입니다.시뮬레이션 기능을 사용하여 이상적인 모델 (각 기능 링크를 포함하여) 을 얻기 위해 종종 사용되지만 실제 디버징이 발견 된 후에만 사용됩니다.따라서 PCB 설계에서 CAD 소프트웨어는 기본적인 RF 설계 경험과 기술을 가진 엔지니어에게만 유익하며 지루한 프로세스 설계 (기본적인 원칙이 아닌 설계)에 참여하는 데 도움이 됩니다.네트워크 분석기의 두 가지 유형이 있습니다. 스칼라와 RF RF RF 회로 설계에 필수적인 도구입니다.

일반적인 관행은 기본적인 RF 회로 설계 개념과 원칙에 따라 회로와 PCB 보드 설계 (또는 CAD 소프트웨어를 사용) 을 완료하고 PCB 보드의 샘플 처리를 완료하고 필요에 따라 프로토타입을 조립하고 네트워크 분석기를 사용하여 각 링크를 설계하는 것입니다.네트워크 분석은 하나마다 수행되며 회로가 상태에 도달할 수 있습니다.그러나 이 작업의 비용은 PCB의 적어도 3 ~ 5 버전의 실제 생산이며, 기본 PCB 설계 원칙과 기본 개념이 없다면 필요한 PCB 버전이 더 많습니다 (또는 설계가 완료 될 수 없습니다).

RF 회로를 분석하기 위해 네트워크 분석기를 사용하는 과정에서 완전한 고주파 회로 PCB 보드 설계 개념과 원칙을 가지고 있어야하며 분석 결과를 통해 PCB 보드의 설계 결함을 명확하게 알 수 있어야합니다.이것은 관련 엔지니어가 상당한 경험을 가질 필요가 있습니다.프로토타이프의 네트워크 링크를 분석하는 과정에서 로컬 기능 네트워크를 구축하기 위해 숙련된 실험 경험과 기술에 의존해야합니다. 많은 경우 네트워크 분석기에 의해 발견된 회로 결함은 동시에 많은 요인을 가지고 있기 때문에 로컬 기능 네트워크의 구축을 사용하여 원인을 분석하고 철저하게 조사해야합니다.이 실험 회로 건설은 명확한 고주파 회로 설계 경험과 숙련된 회로 PCB 보드 건설 원칙에 의존해야합니다.

이 기사의 범위

이 논문은 주로 마이크로웨이브 등급 고주파 회로의 개념과 설계 원칙과 통신 제품의 전선 범주인 PCB 보드 설계를 목표로 합니다.마이크로웨이브 등급 고주파 회로의 PCB 설계 원리가 선택된 이유는 이 원리가 광범위한 지침적 의미를 가지고 있으며 현재의 하이테크 인기있는 응용 기술에 속하기 때문입니다.마이크로웨이브 회로 PCB 보드 설계 개념에서 고속 무선 네트워크 (다양한 액세스 네트워크를 포함하여) 프로젝트로 전환하는 것은 동일한 기본 원칙, 이중 전송 라인 이론을 기반으로 하기 때문에 동일한 정통으로 이루어집니다.

경험이 있는 RF 엔지니어가 설계한 디지털 회로 또는 비교적 낮은 주파수 회로 PCB는 "분산" 매개 변수에 중심을 두고 있기 때문에 매우 높은 성공률을 가지고 있으며, 분산 매개 변수의 개념은 낮은 주파수 회로에서 사용됩니다 (디지털 회로의 파괴적 효과를 포함하여) 사람들이 종종 무시합니다.오랫동안 많은 동료들에 의해 완료된 전자 제품 (주로 통신 제품)의 설계는 종종 문제로 가득합니다.한편으로는 전기 원칙 설계 (冗余 설계, 신뢰성 설계 등을 포함하여) 에서 필요한 링크가 부족하지만 더 중요한 것은 사람들이 필요한 모든 링크를 고려했다고 생각할 때 많은 이러한 문제가 발생합니다.이러한 문제에 대응하여, 그들은 종종 절차, 전기 원칙, 매개 변수 冗余 등을 확인하는 데 에너지를 사용하지만, 종종 PCB 보드 설계 결함으로 인한 PCB 보드 설계를 검토하는 데 에너지를 사용하는 것은 거의 없습니다.

여기서 특히 지적해야 할 것은 디지털 회로는 강력한 방해성, 오류 감지 및 수정에 의존하고 있으며 회로의 정상적인 기능을 보장하기 위해 각 지능형 링크를 임의적으로 구축 할 수 있다는 것입니다.다양한 "보장된 정상" 링크의 높은 추가 구성을 가진 일반적인 디지털 응용 회로는 제품 개념없는 측정입니다.그러나 종종 "가치가 없음"으로 간주되는 링크에서 일련의 제품 문제로 이어집니다.그 이유는 제품 엔지니어링의 관점에서 건설 신뢰성 보장에 가치가 없는 이러한 종류의 기능적 링크는 디지털 회로 자체의 작동 메커니즘을 기반으로 해야 하지만 회로 설계 (PCB 보드 설계 포함)에서 잘못된 건설은 회로를 고장 상태로 만들기 때문입니다.불안정한 상태.이 불안정한 상태의 원인은 고주파 회로의 비슷한 문제와 같은 개념에서 기본적인 응용 프로그램입니다.

디지털 회로에서는 진지하게 고려해야 할 세 가지 측면이 있습니다.

1. 디지털 신호 자체는 광범위 스1 1 스1 1 1. 디지털 신호 자체는 광범위 스1 1 1 1.푸리에함수의 결과에 따르면 매우 풍부한 고주파 구성 요소를 포함하여 디지털 신호의 고주파 구성 요소는 디지털 IC 설계에서 완전히 고려됩니다.그러나 디지털 IC 외에도 각 기능 링크 내부 및 사이의 신호 전환 영역은 임의적인 경우 일련의 문제를 초래할 것입니다.특히 디지털 및 아날로그 및 고주파 회로가 혼합된 회로 경우.

2. 디지털 회로 응용 프로그램에서 신뢰성 디자인의 다양한 유형은 실용적인 응용 프로그램에서 회로의 신뢰성 요구 사항과 제품 엔지니어링 요구 사항과 관련되어 있으며, 다양한 고비용 "보장" 부품은 요구 사항을 충족시키기 위해 전통적으로 설계된 회로에 추가될 수 없습니다.

3. 디지털 회로의 작동 속도는 전례 없는 발전으로 고주파수로 이동하고 있습니다 (예를 들어, 주요 주파수가 1.7GHz에 도달한 현재 CPU는 마이크로웨이브 주파수 대역의 하단 한계를 훨씬 초과합니다).관련 장치의 신뢰성 보장 기능도 동시에 지원되지만 장치의 내부 및 전형적인 외부 신호 특성을 기반으로 합니다.

PCB 보드

마이크로웨이브 회로의 설계와 PCB 보드 배선의 원리에 대한 이중 전송선 이론의 지침적 중요성에 대한 개요

2선 이론에 따라 PCB 보드 개념

마이크로웨이브 등급 고주파 회로의 경우, PCB 보드의 각 해당 스트립 라인은 마이크로스트립 라인 (비대응)을 그라운드 플레이트와 형성합니다.2개 이상의 층을 가진 PCB 보드의 경우 마이크로 스트립 라인과 스트립을 형성할 수 있습니다.대응적인 마이크로스트립 전송선(symmetrical microstrip transmission line)다른 마이크로 스트립 라인 (이중 면 PCB 보드) 또는 스트립 라인 (다층 PCB 보드) 은 결합 된 마이크로 스트립 라인을 형성하여 다양한 복잡한 4 포트 네트워크를 형성하여 마이크로 웨이브 레벨 회로 PCB를 형성합니다.마이크로 스트립 전송 라인의 이론이 마이크로 웨이브 등급 고주파 회로 PCB 보드의 설계 기초라는 것을 볼 수 있습니다.

800MHz 이상의 RF-PCB 보드 디자인의 경우, 안테나 근처의 PCB 보드 네트워크 디자인은 마이크로 스트립 이론적 기초를 완전히 따라야 합니다 (단순히 마이크로 스트립 개념을 클럼프드 매개 변수 장치의 성능을 향상시키기 위해 도구로 사용하는 것보다).주파수가 높을수록 마이크로스트립 이론의 지침적 의미가 더 중요해집니다.회로의 중앙 집중 매개 변수와 분산 매개 변수에서는 작동 주파수가 낮을수록 분산 매개 변수의 효과가 약하지만 분산 매개 변수는 항상 존재합니다.회로 특성에 대한 분포 매개 변수의 영향을 고려해야 할지 여부는 명확한 분리선이 없습니다.

따라서 마이크로 스트립 개념의 설립은 디지털 회로 및 상대적 중간 주파수 회로 PCB의 설계에 동등히 중요합니다.마이크로 스트립 이론의 기초와 개념과 마이크로 웨이브 수준의 RF 회로와 PCB 보드의 설계 개념은 실제로 마이크로 웨이브 이중 전송 라인 이론의 응용 프로그램입니다.RF-PCB 보드 배선의 경우 각 인접한 신호 선 (인접한 인접한 선을 포함하여) 모두 이중 선의 기본 원칙을 따르는 특성을 형성합니다 (이것은 나중에 명확하게 설명됩니다).일반적인 마이크로웨이브 RF 회로는 한 쪽에 지상 평면이 장착되어 있으므로 마이크로웨이브 신호 전송 라인은 복잡한 4 포트 네트워크가 되는 경향이 있으며, 따라서 결합된 마이크로스트립 이론을 직접 따르지만, 그 기초는 여전히 두 철 이론입니다.

따라서 설계 실제에서 이중 선 이론의 지침적 의미는 더 광범위합니다.일반적으로 말하면, 마이크로웨이브 회로의 경우, 마이크로스트립 이론은 양적 인 안내적 인 의미를 가지고 있으며, 이는 두 선 이론의 특정 응용 프로그램에 속하며, 두 선 이론은 더 넓은 질적 인 안내적 인 의미를 가지고 있습니다.두 선 이론에 의해 주어진 모든 개념은 표면에서 일부 개념이 실제 설계 작업 (특히 디지털 회로와 저주파 회로)과 연관이 없다는 것을 언급할 가치가 있습니다.2선 이론은 전자 회로 설계의 모든 개념적 문제를 안내할 수 있으며, 특히 PCB 회로 설계 개념의 의미가 더 뛰어난다.2선 이론은 마이크로웨이브 고주파 회로의 전제에 설립되어 있지만, 이것은 고주파 회로에서 분산된 매개 변수의 영향력이 중요해지기 때문에 이것이 가이드 의미를 특히 뛰어나게 만들기 때문입니다.디지털 또는 저주파수 회로에서 분산된 매개 변수는 중앙화된 매개 변수 구성 요소와 비교하여 무시하며, 이선 이론의 개념은 해당하게는 모호해집니다.그러나 고주파와 저주파 회로를 구별하는 방법은 설계 실행에서 종종 무시됩니다.

전형적인 디지털 논리 또는 일일전전형적인 전전형적인 디지털 논리 또는 일일일반적인 전전전환 회로는 어떤 범주에 속합니까?분명히 비선형 구성 요소를 가진 저주파 회로와 저주파 회로는 민감한 조건이 변경되면 고주파 특성을 반영하기 쉽습니다.CPU의 주요 주파수는 1.7GHz에 도달했으며, 마이크로웨이브 주파수의 하단 한계를 훨씬 넘었지만 여전히 디지털 회로입니다.이러한 불확실성 때문에 PCB 보드의 디자인은 매우 중요합니다.많은 경우에 회로의 수동 구성 요소는 특정 사양의 전송 라인 또는 마이크로 스트립 라인과 동등할 수 있으며 이중 전송 라인 이론과 그 관련 매개 변수에 의해 설명될 수 있습니다.간단히 말해서, 이중 전송선 이론은 전자 회로의 모든 특성을 합성하는 기초에 태어났다고 간주할 수 있습니다.따라서 엄격한 의미에서 설계 실행의 모든 링크가 먼저 이중 전송 라인 이론에 구체화된 개념에 기반을 두면 해당 PCB 보드 회로는 매우 적은 문제에 직면 할 것입니다 (회로가 작업 조건에서 무엇이든).