PCB Блог - Концепция и принцип конструкции высокочастотной схемы и платы PCB

Для проектирования платы PCB высокочастотной схемы уже есть хорошее программное обеспечение CAD, и его мощных функций достаточно, чтобы преодолеть отсутствие опыта проектирования людей и громоздкий поиск и расчет параметров. Те, у кого мало опыта, должны иметь возможность завершить компоненты РФ с лучшим качеством. Но на практике это не так.

О программном обеспечении для проектирования с помощью CAD и сетевом анализаторе

Для проектирования высокочастотных схем уже есть очень хорошее программное обеспечение CAD. Его мощных функций достаточно, чтобы преодолеть отсутствие у людей опыта проектирования и громоздкий поиск и расчет параметров. В сочетании с мощными сетевыми анализаторами, это должно быть те, кто имеет небольшой опыт, могут выполнить более качественные RF компоненты. Однако на практике это не так. Программное обеспечение для проектирования CAD опирается на мощные библиотечные функции, включая параметры компонентов и основные показатели производительности, предоставляемые большинством мировых производителей радиоустройств. Многие инженеры РФ ошибочно считают, что до тех пор, пока инструмент используется для проектирования, проблем не будет.

Однако реальный результат всегда противоречит желанию. Причина в том, что они отказываются от гибкого применения основных концепций конструкции высокочастотных схем и накопления опыта в применении основных принципов конструкции при неправильном понимании. В результате они часто совершают основные ошибки приложения при применении программных инструментов. Программное обеспечение CAD для проектирования радиочастотной схемы является прозрачным программным обеспечением для визуализации, которое использует свои различные библиотеки моделей высокочастотной базовой конфигурации для завершения моделирования фактического рабочего состояния схемы. Пока что мы уже можем понять ключевую связь, существует два типа высокочастотных базовых конфигурационных моделей, одна - компонентная модель в виде централизованных параметров, а другая - локальная функционная модель в обычном дизайне. Поэтому возникают следующие проблемы:

высокочастотная плата PCB

1. Компонентная модель и программное обеспечение CAD взаимодействуют и развиваются в течение длительного времени, и они становятся все более и более совершенными. На практике подлинности модели можно в основном доверять. Однако среда применения, рассматриваемая моделью компонента (особенно электрическая среда применения компонента), являются типичными значениями. В большинстве случаев серия параметров приложения должна определяться эмпирически, в противном случае фактические результаты иногда даже далече от результатов проектирования без помощи программного обеспечения CAD.

2. Традиционная высокочастотная базовая конфигурационная модель, установленная в программном обеспечении CAD, обычно ограничивается предсказуемыми аспектами в текущих условиях применения, и может ограничиваться только базовой функциональной моделью (в противном случае разработке продукта не нужно нанимать людей, и все виды продуктов рождаются, полагаясь только на CAD. продукт).

3. Особенно стоит отметить, что создание типичной функциональной модели завершается типичным применением компонентов и использованием типичной и совершенной структуры процесса (включая структуру платы ПХД), а ее производительность также достигла "типичного" высокого уровня. . Но на практике это полная имитация, которая далека от модельного состояния. Причина в том, что, хотя выбранные компоненты и их параметры одинаковы, их комбинированная электрическая среда не может быть одинаковой. В низкочастотных или цифровых схемах такая разница в несколько сантиметров не является большим препятствием, но в радиочастотных схемах часто случаются фатальные ошибки.

4. При проектировании программного обеспечения CAD, неисправная конструкция программного обеспечения не обращает внимания на то, происходит ли неправильная настройка параметров, которая противоречит фактической ситуации. Поэтому идеальный результат дается в зависимости от пути запуска программного обеспечения, но на практике он полн проблем. результат. Можно знать, что ключевая ссылка на ошибку не использует основные принципы конструкции радиочастотной схемы для правильного применения программного обеспечения CAD.

5. Программное обеспечение CAD является только вспомогательным инструментом проектирования. Он использует свою функцию моделирования в режиме реального времени, мощную библиотеку моделей компонентов и функцию генерации функций, типичную библиотеку моделей приложений и т.д., чтобы упростить скучную работу людей по проектированию и вычислениям.

Сила программного обеспечения CAD в проектировании RF PCB-плат является важным аспектом популярности программного обеспечения. Но на практике многие инженеры РФ часто «понимаются» ими. Причиной по-прежнему является его нетерпимость к ошибкам настроек параметров. Он часто используется для получения идеальной модели (включая каждую функциональную ссылку) с помощью ее функции моделирования, но только после того, как фактическая отладка была найдена: лучше использовать свой собственный опыт для проектирования. Поэтому в проектировании ПХД программное обеспечение CAD по-прежнему выгодно только инженерам с базовым опытом и навыками проектирования РФ, помогая им участвовать в утомительном проектировании процесса (не базовое проектирование принципа). Существует два типа сетевых анализаторов, скаларных и векторных, которые являются необходимыми инструментами для проектирования радиочастотных схем.

Обычная практика состоит в том, чтобы завершить проектирование схемы и платы PCB (или использовать программное обеспечение CAD) в соответствии с основными концепциями и принципами проектирования радиочастотной схемы, завершить обработку образца платы PCB и собрать прототип по мере необходимости, а затем использовать сетевой анализатор для проектирования каждого соединения. Анализ сети осуществляется один за другим, и можно сделать схему достигнутой состояния. Но стоимость этой работы заключается в фактическом производстве по крайней мере 3 ~ 5 версий ПХД, и если нет основных принципов конструкции ПХД и основных концепций, требуемых версий ПХД будет больше (или конструкция не может быть завершена).

В процессе использования сетевого анализатора для анализа радиочастотной схемы необходимо иметь полную концепцию и принципы конструкции платы PCB высокочастотной схемы, и он должен быть в состоянии четко знать дефекты конструкции платы PCB через результаты анализа. Только для этого требуется, чтобы соответствующие инженеры имели значительный опыт. В процессе анализа сетевых соединений прототипа необходимо полагаться на квалифицированный экспериментальный опыт и навыки построения локальной функциональной сети. Потому что во многих случаях дефекты схемы, обнаруженные анализатором сети, будут иметь множество факторов одновременно, поэтому необходимо использовать конструкцию локальной функциональной сети для анализа и тщательного изучения причины. Эта экспериментальная конструкция схемы должна опираться на четкий опыт проектирования высокочастотных схем и квалифицированные принципы конструкции платы PCB схемы.

Сфера действия данной статьи

Эта статья в основном направлена ​​на концепцию и принципы конструкции микроволновых высокочастотных схем и их конструкцию платы PCB, граничной категории продуктов связи. Причина, по которой выбран принцип конструкции PCB микроволновой высокочастотной схемы, заключается в том, что этот принцип имеет обширное руководящее значение и принадлежит к нынешней высокотехнологичной популярной технологии применения. Переход от концепции проектирования платы микроволновой схемы к проектам высокоскоростной беспроводной сети (включая различные сети доступа) также происходит в том же духе, потому что они основаны на том же основном принципе, теории двойной линии передачи.

Цифровые схемы или относительно низкочастотные ПХД, разработанные опытными инженерами РФ, имеют очень высокий показатель успеха, потому что их концепция проектирования сосредоточена на "распределенных" параметрах, а концепция распределенных параметров используется в низкочастотных схемах (включая разрушительный эффект в цифровых схемах) часто игнорируется людьми. Долгое время проектирование электронных продуктов (в основном для коммуникационных продуктов), выполняемое многими коллегами, часто наполнено проблемами. С одной стороны, это связано с отсутствием необходимых соединений в конструкции электрического принципа (включая конструкцию избыточности, конструкцию надежности и т. д.), но что еще более важно, многие такие проблемы возникают, когда люди думают, что все необходимые соединения были рассмотрены. В ответ на эти проблемы они часто тратят свою энергию на проверку процедур, электрических принципов, избыточности параметров и т.д., но редко тратят свою энергию на рассмотрение конструкции платы PCB, что часто связано с дефектами конструкции платы PCB.

Это вызывает множество проблем с производительностью продукта. Принципы конструкции платы PCB включают многие аспекты, включая основные принципы, антипомехи, электромагнитную совместимость, защиту безопасности и так далее. Для этих аспектов, особенно в высокочастотных схемах (особенно микроволновых высокочастотных схемах), отсутствие соответствующих концепций часто приводит к неудаче всего проекта НИОКР. Многие люди по-прежнему остаются на основе "соединения электрических принципов с проводниками, чтобы играть заранее определенную роль", и даже думают, что "дизайн платы PCB принадлежит к рассмотрению структуры, технологии и повышению эффективности производства". Многие инженеры РФ также не в полной мере осознают, что эта связь должна быть особым фокусом всей проектной работы в проектировании РФ, и они ошибочно тратят свою энергию на выбор высокопроизводительных компонентов, что приводит к значительному увеличению затрат и малому улучшению производительности.

Здесь следует особо отметить, что цифровая схема полагается на свою сильную антипомехи, обнаружение и исправление ошибок и может произвольно построить каждую интеллектуальную связь для обеспечения нормальной функции схемы. Обычная цифровая схема применения с высокой дополнительной конфигурацией различных "гарантированных нормальных" связей, очевидно, является мерой без концепции продукта. Однако это часто приводит к ряду проблем с продуктом в ссылке, которая считается «не стоит». Причина в том, что такой вид функционального соединения, который не достоин гарантии надежности строительства с точки зрения инженерии продукции, должен основываться на рабочем механизме самой цифровой схемы, но неправильная конструкция в конструкции схемы (включая конструкцию платы PCB) приводит к тому, что схема находится в состоянии сбоя. нестабильное состояние. Причиной этого нестабильного состояния является основное применение под той же концепцией, что и аналогичные проблемы высокочастотных схем.

В цифровых схемах есть три аспекта, которые следует воспринимать серьезно:

1. Сам цифровой сигнал относится к широкоспектральному сигналу. Согласно результату функции Фурье, она содержит очень богатые высокочастотные компоненты, поэтому высокочастотные компоненты цифровых сигналов полностью учитываются при проектировании цифровых интегральных платформ. Однако, в дополнение к цифровым интегральным схемам, области перехода сигнала внутри и между каждым функциональным соединением, если произвольны, приведут к ряду проблем. Особенно в случаях схем, когда смешиваются цифровые и аналоговые и высокочастотные схемы.

2. Различные типы конструкций надежности в цифровых приложениях схем связаны с требованиями к надежности и инженерным требованиям к продукту схем в практических приложениях, и различные дорогие "гарантийные" части не могут быть добавлены к схемам, которые обычно были спроектированы для удовлетворения требований.

3. Рабочая скорость цифровых схем движется к высокой частоте с беспрецедентным развитием (например, текущий процессор, основная частота которого достигла 1,7 ГГц, значительно превышает нижний предел микроволновой частотной полосы). Хотя функции обеспечения надежности соответствующих устройств также поддерживаются одновременно, они основаны на внутренних и типичных внешних характеристиках сигнала устройства.

ПХБ-доска

Обзор руководящего значения теории двойной линии передачи для проектирования микроволновых схем и принципов проводки платы PCB

Концепция платы PCB по двухсторонней теории

Для микроволновых высокочастотных схем каждая соответствующая полоса на плате ПХД образует линию микрополосы (асимметричную) с заземной платой. Для плат с более чем двумя слоями может быть сформирована линия микрополосы и полоса. линия (симметрическая микрополосная линия передачи). Различные микрополосные линии (двусторонние платы PCB) или полосовые линии (многослойные платы PCB) образуют соединенные микрополосные линии, тем самым образуя различные сложные четырехпортовые сети, тем самым образуя микроволновую схему на уровне PCB. Можно увидеть, что теория микроплосочной линии передачи является основой проектирования высокочастотной платы микроволновой платы.

Для конструкции платы РФ-ПХД выше 800 МГц конструкция сети платы ПХД вблизи антенны должна полностью следовать теоретической основе микрополосы (а не просто использовать концепцию микрополосы в качестве инструмента для улучшения производительности устройств с групповыми параметрами). Чем выше частота, тем более важным становится руководящее значение теории микроплосок. Для централизованных параметров и распределенных параметров схемы, хотя чем ниже рабочая частота, тем слабее воздействие распределенных параметров, но распределенные параметры всегда существуют. Нет четкой разделительной линии, следует ли учитывать влияние параметров распределения на характеристики схемы.

Поэтому установление концепции микрополосы не менее важно для проектирования цифровой схемы и относительной среднечастотной схемы PCB. Основы и концепции теории микроволновой полосы и концепция проектирования радиочастотных схем микроволнового уровня и плат PCB на самом деле являются применением теории микроволновой двойной линии передачи. Для проводки платы RF-PCB каждая прилегающая сигнальная линия (включая прилегающую прилегающую) все формируют характеристики, которые следуют основному принципу двойной линии (это будет четко объяснено позже). Хотя общая микроволновая радиочастотная схема оснащена плоскостью земли с одной стороны, так что линия передачи микроволнового сигнала на ней, как правило, является сложной четырехпортовой сетью, таким образом, непосредственно следуя теории соединенной микрополосы, но ее основой по-прежнему является теория двух проводов.

Поэтому в практике проектирования руководящее значение двойнострочной теории более обширно. В целом, для микроволновых схем теория микрополосы имеет количественное руководящее значение, которое относится к конкретному применению двухлинейной теории, а двухлинейная теория имеет более широкое качественное руководящее значение. Стоит отметить, что все понятия, данные двухсторонней теорией, на поверхности, кажется, что некоторые понятия не имеют никакой связи с фактической проектной работой (особенно цифровые схемы и низкочастотные схемы), что на самом деле является иллюзией. Двухстрочная теория может руководствоваться всеми концептуальными вопросами в проектировании электронных схем, особенно важность концепций проектирования схем PCB более заметна. Хотя двухсторонняя теория основана на предпосылке микроволновых высокочастотных схем, это только потому, что влияние распределенных параметров в высокочастотных схемах становится значительным, что делает руководящее значение особенно заметным. В цифровых или низкочастотных схемах распределенные параметры незначительны по сравнению с централизованными компонентами параметров, и концепция двухсторонней теории становится соответственно расплывчатой. Однако, как различать высокочастотные и низкочастотные схемы часто упускается из виду в практике проектирования.

К какой категории относится типичная цифровая логика или импульсная схема? Очевидно, что низкочастотные схемы и низкочастотные схемы с нелинейными компонентами, как только изменяются некоторые чувствительные условия, легко отражать некоторые высокочастотные характеристики. Основная частота процессора достигла 1,7 ГГц, значительно превышая нижний предел микроволновой частоты, но это все еще цифровая схема. Из-за этих неопределенностей дизайн платы PCB чрезвычайно важен. Во многих случаях пассивные компоненты в схемах могут быть эквивалентными линиям передачи или линиям микрополосы конкретных спецификаций и могут быть описаны теорией двойной линии передачи и связанными с ней параметрами. Короче говоря, можно считать, что теория двойной линии передачи родилась на основе синтеза всех характеристик электронных схем. Поэтому, в строгом смысле, если каждое звено в практике проектирования сначала основано на концепции, воплощенной в теории двойной линии передачи, то соответствующая схема платы PCB столкнется с очень небольшими проблемами (независимо от того, какая схема находится в рабочих условиях).