怎样将RF
与数模电路规划在同一PCB上？
手持无线通讯设备和遥控设备的遍及推进着对模仿、数字和RF混合规划需求的明显添加。手持设备、基站、遥控设备、蓝牙设备、核算机无线通讯功用、许多消费电器以及军事/航空航天体系现需求选用RF技能。
数年来，RF规划需求专业规划人员运用专门的规划和剖析东西来完结。典型情况下，PCB的RF部分由RF专业人员在独立环境下规划好后，再与混合技能 PCB的其余部分兼并在一同的。这一进程的功率很低，而且为了与混合技能整合在一同，常常需求重复规划，还需求用到多个互不相关的数据库。
在曩昔，规划功用在两个规划环境进行和重复，并经过一个非智能的ASCII接口衔接（图1（a））。两个环境中的PCB体系规划和RF专门规划体系有它们自己的库、RF规划数据库和规划存档。这就要求两个环境中的规划数据（原理图和地图）和库经过一个繁琐的ASCII接口进行办理和同步。
在这一旧的办法下，RF规划师孤立于PCB体系规划中的其他部分进行RF电路的开发。然后该RF电路再运用ASCII文件翻译到全体PCB规划中，然后在主PCB上创建出原理图和物理完结。假如RF电路存在问题，那么规划有必要在独立的RF处理计划中批改，然后再从头翻译进主PCB。
RF模仿器只模仿了抱负的射频电路。在实践混合体系完结中有许多琐细的地层、地过空和相邻的RF电路，这使得剖析变得十分的困难，而且谁都知道这些附加的形状将会对RF电路运作发生持久的影响。
这一旧办法多年来已成功地用于混合信号电路板规划，但跟着产品中RF电路含量的添加，两个独立规划体系带来的问题已开端影响规划师的生产力、产品上市时刻和产品的质量。
为了处理这些问题，Mentor Graphics公司现已开宣布一种动态链接技能，它能够将PCB原理图和地图东西与RF规划和模仿东西集成在一同，然后发生了一种新的处理计划，它能够战胜传统的射频规划的缺陷。
RF感知（RF aware）PCB规划
为坚持PCB和RF规划间的规划目的，RF规划东西有必要了解PCB布局中面向层（layer-oriented）的结构，而PCB体系也有必要了解RF规划环境中运用的参数化平面微波元件。
另一个要害问题是，PCB体系将RF电路的地图构建成短路电路，这阻碍了对规划进行正确的规划规矩查验（DRC）。对当今的杂乱RF体系规划来说，功用上的RF感知DRC是规划办法学确保规划正确一切必要的。
一切这些都对坚持规划目的有协助。坚持规划目的十分要害，因为它是完结在东西集间规划数据的屡次往复而不丢掉信息的根底。
RF规划是个重复的进程，需求采纳许多进程对规划进行调整和优化。曩昔，在实在的PCB规划布景下，进行RF规划十分困难。当当在PCB上完结经过优化的RF模块时，仍无法确保它仍作业在最佳状况。作为一种验证，需求对PCB完结进行电磁场剖析（EM）。
这个规划流程存在好几个问题。首要，电路被当作简略的金属层几许图形进行模仿，所以RF东西无法对金属层进行修正，无法把经优化的成果回送至PCB规划后仍具有一个杰出的RF电路。其次，EM计划很耗时。
在新流程中，因为PCB东西和RF东西对规划目的有一致，所以电路可在东西集间传来送去而不会丢掉规划目的。这意味着电路模仿（速度很快）和EM剖析（当需求时）可重复进行，且可对每次电路修正的成果进行比对。这一切是在实在PCB环境中完结的，包括了地平面、RF电路的地图、导线、过孔及其它元件。
RF PCB规划瓶颈
RF PCB规划瓶颈首要有以下几个。榜首，因为PCB板上的每个RF模块或许现已被一个独立的RF规划小组规划出来，以及每个模块能够独立进行晋级、演化和重运用，因而将整个电路作为一个全体来办理就变得至关重要，但在任何时分依然把这些模块作为独自的电路元件进行存取。为了处理这个问题，原理图和地图东西有必要扩展，以支撑分层分组电路。经过这一办法，即便一个RF电路现已在PCB上布好，它依然能够作为一个RF电路与其它模块放在一同，并能够衔接到恰当的 RF规划小组进行剖析。
下一个妨碍是怎样规划地平面。在传统的规划流程中，选用RF金属来作为一个黑箱金属块，与地的距离是手艺完结的，因为过空要经过每一个地层。当RF电路更新后（这是一个频频的操作），裁掉的部分就有必要手动修正以对应新的电路。对某些规划来说，仅这一修改善程或许就要花几周的时刻。
新的归纳规划流程
RF规划东西和PCB规划东西之间的归纳一向以ASCII IFF格局文件的双向转化为根底。该格局虽能处理部分规划数据，但还远远没有完结无缝的重复归纳。短少库同步是丧命的一个原因。
这种规划需求催生出了一个根据网络的东西间的通讯，它在RF规划和体系级PCB规划间供给一个动态双向链接（图1（b））。为支撑并行工程处理，多个 PCB工程师可一起运用同一个规划数据库，每人都能链接一个或多个模仿部分。现在，能够选用RF规划东西来规划RF模块，并在恰当时分将其归纳为体系级原理图和PCB的一部分，而不再像曩昔那样仅是个难以揣摩的黑匣子电路。在此阶段，可在任一环境中晋级电路并模仿其作用。
将每个RF电路看作一组方针，以协助保护可追溯性、版别办理和规划问题。因为规划目的得以保全，所以可施行恣意屡次的规划重复，而没有时刻本钱。此外，因为能够在实在体系级PCB环境中对RF模块进行模仿，所以应该更翔实地对其功用进行验证以协助缩短规划周期。
最大程度下降PCB互连规划中RF效应
电路板体系的互连包括：芯片到电路板、PCB板内互连以及PCB与外部器材之间的三类互连。在RF规划中，互连点处的电磁特性是工程规划面对的首要问题之一，本文介绍上述三类互连规划的各种技巧，内容触及器材设备办法、布线的阻隔以及削减引线电感的办法等等。
现在有痕迹标明，印刷电路板规划的频率越来越高。跟着数据速率的不断添加，数据传送所要求的带宽也促进信号频率上限到达1GHz，乃至更高。这种高频信号技能虽然远远超出毫米波技能规模（30GHz），但确实也触及RF和低端微波技能。
RF工程规划办法有必要能够处理在较高频段处通常会发生的较强电磁场效应。这些电磁场能在相邻信号线或PCB线上感生信号，导致令人讨厌的串扰（搅扰及总噪声），而且会危害体系功能。回损首要是由阻抗失配形成，对信号发生的影响如加性噪声和搅扰发生的影响相同。
高回损有两种负面效应：1.信号反射回信号源会添加体系噪声，使接收机愈加难以将噪声和信号区别开来；2.任何反射信号根本上都会使信号质量下降，因为输入信号的形状呈现了改变。
虽然因为数字体系只处理1和0信号并具有十分好的容错性，可是高速脉冲上升时发生的谐波会导致频率越高信号越弱。虽然前向纠错技能能够消除一些负面效应，可是体系的部分带宽用于传输冗余数据，然后导致体系功能的下降。一个较好的处理计划是让RF效应有助于而非有损于信号的完整性。主张数字体系最高频率处 （通常是较差数据点）的回损总值为-25dB，适当于VSWR为1.1。
PCB规划的方针是更小、更快和本钱更低。关于RFPCB而言，高速信号有时会约束PCB规划的小型化。现在，处理串扰问题的首要办法是进行接地层办理，在布线之间进行距离和下降引线电感（studcapacitance）。下降回损的首要办法是进行阻抗匹配。此办法包括对绝缘资料的有用办理以及对有源信号线和地线进行阻隔，尤其在状况发生跳变的信号线和地之间更要进行距离。
因为互连点是电路链上最为单薄的环节，在RF规划中，互连点处的电磁性质是工程规划面对的首要问题，要调查每个互连点并处理存在的问题。电路板体系的互连包括芯片到电路板、PCB板内互连以及PCB与外部设备之间信号输入/输出等三类互连。
一、芯片到PCB板间的互连
Pentium IV以及包括很多输入/输出互连点的高速芯片现已问世。就芯片自身而言，其功能牢靠，而且处理速率现已能够到达1GHz。在最近GHz互连研讨会 （www.az.ww.com）上，最令人激动之处在于：处理I/O数量和频率不断添加问题的办法现已广为人知。芯片与PCB互连的最首要问题是互连密度太高会导致PCB资料的根本结构成为约束互连密度添加的要素。会议上提出了一个立异的处理计划，即选用芯片内部的本地无线发射器将数据传送到附近的电路板上。
不管此计划是否有用，与会人员都十分清楚：就高频运用而言，%&&&&&%规划技能已远远领先于PCB规划技能。
二、PCB板内互连
进行高频PCB规划的技巧和办法如下：
1. 传输线角落要选用45°角，以下降回损（图1）；
2. 要选用绝缘常数值按层次严厉受控的高功能绝缘电路板。这种办法有利于对绝缘资料与附近布线之间的电磁场进行有用办理。
3. 要完善有关高精度蚀刻的PCB规划标准。要考虑规则线宽总差错为+/-0.0007英寸、对布线形状的下切（undercut）和横断面进行办理并指定布线侧壁电镀条件。对布线（导线）几许形状和涂层外表进行全体办理，对处理与微波频率相关的趋肤效应问题及完结这些标准适当重要。
4. 杰出引线存在抽头电感，要防止运用有引线的组件。高频环境下，最好运用外表设备组件。
5. 对信号过孔而言，要防止在灵敏板上运用过孔加工（pth）工艺，因为该工艺会导致过孔处发生引线电感。如一个20层板上的一个过孔用于衔接1至3层时，引线电感可影响4到19层。
6. 要供给丰厚的接地层。要选用模压孔将这些接地层衔接起来防止3维电磁场对电路板的影响。
7. 要挑选非电解镀镍或浸镀金工艺，不要选用HASL法进行电镀。这种电镀外表能为高频电流供给更好的趋肤效应（图2）。此外，这种高可焊涂层所需引线较少，有助于削减环境污染。
8. 阻焊层可防止焊锡膏的活动。可是，因为厚度不确定性和绝缘功能的未知性，整个板外表都掩盖阻焊资料将会导致微带规划中的电磁能量的较大改变。一般选用焊坝（solderdam）来作阻焊层。
假如你不熟悉这些办法，可向曾从事过军用微波电路板规划的经历丰厚的规划工程师咨询。你还可同他们评论一下你所能接受的价格规模。例如，选用反面覆铜共面 （copper-backedcoplanar）微带规划比带状线规划更为经济，你可就此同他们进行评论以便得到更好的主张。优异的工程师或许不习惯考虑本钱问题，可是其主张也是适当有协助的。现在要尽量对那些不熟悉RF效应、缺少处理RF效应经历的年青工程师进行培育，这将会是一项长时间作业。
此外，还能够选用其他处理计划，如改善核算机型，使之具有RF效应处理才能。
三、PCB与外部设备互连
现在能够以为咱们处理了板上以及各个分立组件互连上的一切信号办理问题。那么怎样处理从电路板到衔接远端器材导线的信号输入/输出问题呢？同轴电缆技能的立异者TrompeterElectronics公司正致力于处理这个问题，并现已获得一些重要发展（图3）。 别的，看一下图4中给出的电磁场。这种情况下，咱们办理着微带到同轴电缆之间的转化。在同轴电缆中，地线层是环形交错的，而且距离均匀。在微带中，接地层在有源线之下。这就引入了某些边缘效应，需在规划时了解、猜测并加以考虑。当然，这种不匹配也会导致回损，有必要最大程度减小这种不匹配以防止发生噪音和信号搅扰。
电路板内阻抗问题的办理并不是一个能够疏忽的规划问题。阻抗从电路板表层开端，然后经过一个焊点到接头，最终完结于同轴电缆处。因为阻抗随频率改变，频率越高，阻抗办理越难。在宽带上选用更高频率来传输信号的问题看来是规划中面对的首要问题。
