数模电路混合的PCB RF设计新方法
手持无线通信设备和遥控设备的普及推动着对模拟、数字和rf混合设计需求的显著增长。手持设备、基站、遥控装置、蓝牙设备、计算机无线通信功能、众多消费电器以及军事/航空航天系统现需要采用rf技术。
数年来，rf设计需要专业设计人员使用专门的设计和分析工具来完成。典型情况下，pcb的rf部分由rf专业人员在独立环境下设计好后，再与混合技术 pcb的其余部分合并在一起的。这一过程的效率很低，而且为了与混合技术整合在一起，常常需要反复设计，还需要用到多个互不相关的数据库。
在过去，设计功能在两个设计环境进行和重复，并通过一个非智能的ascii接口连接。两个环境中的pcb系统设计和rf专门设计系统有它们自己的库、rf设计数据库和设计存档。这就要求两个环境中的设计数据(原理图和版图)和库通过一个繁琐的ascii接口进行管理和同步。
在这一旧的方法下，rf设计师孤立于pcb系统设计中的其他部分进行rf电路的开发。然后该rf电路再利用ascii文件翻译到总体pcb设计中，从而在 主pcb上创建出原理图和物理实现。如果rf电路存在问题，那么设计必须在独立的rf解决方案中修正，然后再重新翻译进主pcb。
rf模拟器只模拟了理想的射频电路。在实际混合系统实现中有许多零碎的地层、地过空和相邻的rf电路，这使得分析变得非常的困难，而且谁都知道这些附加的形状将会对rf电路运作产生长久的影响。
这一旧方法多年来已成功地用于混合信号电路板设计，但随着产品中rf电路含量的增加，两个独立设计系统带来的问题已开始影响设计师的生产力、产品上市时间和产品的质量。
为了解决这些问题，mentor graphics公司已经开发出一种动态链接技术，它可以将pcb原理图和版图工具与rf设计和模拟工具集成在一起，从而产生了一种新的解决方案，它可以克服传统的射频设计的缺点。
rf感知(rf aware)pcb设计
为保持pcb和rf设计间的设计意图，rf设计工具必须理解pcb布局中面向层(layer-oriented)的结构，而pcb系统也必须理解rf设计环境中使用的参数化平面微波元件。
另一个关键问题是，pcb系统将rf电路的版图构建成短路电路，这妨碍了对设计进行正确的设计规则检验(drc)。对当今的复杂rf系统设计来说，功能上的rf感知drc是设计方法学确保设计正确所必须的。
所有这些都对保持设计意图有帮助。保持设计意图非常关键，因为它是实现在工具集间设计数据的多次往返而不丢失信息的基础。
rf设计是个反复的过程，需要采取很多步骤对设计进行调整和优化。过去，在真实的pcb设计背景下，进行rf设计非常困难。当在pcb上实现经过优化的rf模块时，仍无法保证它仍工作在最佳状态。作为一种验证，需要对pcb实现进行电磁场分析(em)。
这个设计流程存在好几个问题。首先，电路被当作简单的金属层几何图形进行模拟，所以rf工具无法对金属层进行修改，无法把经优化的结果回送至pcb设计后仍拥有一个良好的rf电路。其次，em方案很耗时。
在新流程中，因为pcb工具和rf工具对设计意图有共识，所以电路可在工具集间传来送去而不会丢失设计意图。这意味着电路模拟(速度很快)和em分析(当 需要时)可重复进行，且可对每次电路修改的结果进行比对。这一切是在真实pcb环境中完成的，包含了地平面、rf电路的版图、导线、过孔及其它元件。
rf pcb设计瓶颈
rf pcb设计瓶颈主要有以下几个。第一，由于pcb板上的每个rf模块可能已经被一个独立的rf设计小组设计出来，以及每个模块可以独立进行升级、演变和重 利用，因此将整个电路作为一个整体来管理就变得至关重要，但在任何时候仍然把这些模块作为单独的电路元件进行存取。为了解决这个问题，原理图和版图工具必 须扩展，以支持分层分组电路。通过这一方法，即使一个rf电路已经在pcb上布好，它仍然可以作为一个rf电路与其它模块放在一起，并可以连接到适当的 rf设计小组进行分析。
图1：rf pcb 设计瓶颈
下一个障碍是如何设计地平面。在传统的设计流程中，采用rf金属来作为一个黑箱金属块，与地的间隔是手工完成的，因为过空要经过每一个地层。当rf电路更 新后(这是一个频繁的操作)，裁掉的部分就必须手动修改以对应新的电路。对某些设计来说，仅这一编辑过程可能就要花几周的时间。
新的综合设计流程
rf设计工具和pcb设计工具之间的综合一直以ascii iff格式文件的双向转换为基础。该格式虽能处理部分设计数据，但还远远没有实现无缝的反复综合。缺少库同步是致命的一个原因。
这种设计需求催生出了一个基于网络的工具间的通信，它在rf设计和系统级pcb设计间提供一个动态双向链接。为支持并行工程处理，多个pcb工程师可同时 使用同一个设计数据库，每人都能链接一个或多个模拟部分。现在，可以采用rf设计工具来设计rf模块并在恰当时候将其综合为系统级原理图和pcb的一部 分，而不再像过去那样仅是个难以琢磨的黑匣子电路。在此阶段，可在任一环境中升级电路并模拟其效果。
将每个rf电路看作一组对象，以帮助维护可追溯性、版本管理和设计问题。因为设计意图得以保全，所以可实施任意多次的设计反复，而没有时间成本。此外，因为可以在真实系统级pcb环境中对rf模块进行模拟，所以应该更详尽地对其功能进行验证以帮助缩短设计周期。
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数年来，rf设计需要专业设计人员使用专门的设计和分析工具来完成。典型情况下，pcb的rf部分由rf专业人员在独立环境下设计好后，再与混合技术 pcb的其余部分合并在一起的。这一过程的效率很低，而且为了与混合技术整合在一起，常常需要反复设计，还需要用到多个互不相关的数据库。
在过去，设计功能在两个设计环境进行和重复，并通过一个非智能的ascii接口连接。两个环境中的pcb系统设计和rf专门设计系统有它们自己的库、rf设计数据库和设计存档。这就要求两个环境中的设计数据(原理图和版图)和库通过一个繁琐的ascii接口进行管理和同步。
在这一旧的方法下，rf设计师孤立于pcb系统设计中的其他部分进行rf电路的开发。然后该rf电路再利用ascii文件翻译到总体pcb设计中，从而在 主pcb上创建出原理图和物理实现。如果rf电路存在问题，那么设计必须在独立的rf解决方案中修正，然后再重新翻译进主pcb。
rf模拟器只模拟了理想的射频电路。在实际混合系统实现中有许多零碎的地层、地过空和相邻的rf电路，这使得分析变得非常的困难，而且谁都知道这些附加的形状将会对rf电路运作产生长久的影响。
这一旧方法多年来已成功地用于混合信号电路板设计，但随着产品中rf电路含量的增加，两个独立设计系统带来的问题已开始影响设计师的生产力、产品上市时间和产品的质量。
为了解决这些问题，mentor graphics公司已经开发出一种动态链接技术，它可以将pcb原理图和版图工具与rf设计和模拟工具集成在一起，从而产生了一种新的解决方案，它可以克服传统的射频设计的缺点。
rf感知(rf aware)pcb设计
为保持pcb和rf设计间的设计意图，rf设计工具必须理解pcb布局中面向层(layer-oriented)的结构，而pcb系统也必须理解rf设计环境中使用的参数化平面微波元件。
另一个关键问题是，pcb系统将rf电路的版图构建成短路电路，这妨碍了对设计进行正确的设计规则检验(drc)。对当今的复杂rf系统设计来说，功能上的rf感知drc是设计方法学确保设计正确所必须的。
所有这些都对保持设计意图有帮助。保持设计意图非常关键，因为它是实现在工具集间设计数据的多次往返而不丢失信息的基础。
rf设计是个反复的过程，需要采取很多步骤对设计进行调整和优化。过去，在真实的pcb设计背景下，进行rf设计非常困难。当在pcb上实现经过优化的rf模块时，仍无法保证它仍工作在最佳状态。作为一种验证，需要对pcb实现进行电磁场分析(em)。
这个设计流程存在好几个问题。首先，电路被当作简单的金属层几何图形进行模拟，所以rf工具无法对金属层进行修改，无法把经优化的结果回送至pcb设计后仍拥有一个良好的rf电路。其次，em方案很耗时。
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rf pcb设计瓶颈
rf pcb设计瓶颈主要有以下几个。第一，由于pcb板上的每个rf模块可能已经被一个独立的rf设计小组设计出来，以及每个模块可以独立进行升级、演变和重 利用，因此将整个电路作为一个整体来管理就变得至关重要，但在任何时候仍然把这些模块作为单独的电路元件进行存取。为了解决这个问题，原理图和版图工具必 须扩展，以支持分层分组电路。通过这一方法，即使一个rf电路已经在pcb上布好，它仍然可以作为一个rf电路与其它模块放在一起，并可以连接到适当的 rf设计小组进行分析。
图1：rf pcb 设计瓶颈
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