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　　简介

　　如今的 电子产品已经不再像上世纪 70 年代的 电视和电冰箱一样，消费者 每隔十年才更新换代一次。现在几 乎每个家庭的每位成员都是电子产品的消费者，而且随 着科技发展不断为智慧手机、平板计算机、汽车和 电视带来各种人们消费得起的新功能，人们每 年都会购买新产品。

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　　这些电 子产品的共同特征之一是采用无线技术，而该技术极度依赖于RF射频电路。遗憾的是，即使是 最自信的设计人员，对于射频电路也往往望而却步，因为它 会带来巨大的设计挑战，并且需 要专业的设计和分析工具。正因为如此，许多年来，PCB的射频 部分一直是由拥有射频设计专 长的独立设计人员完成设计。

　　为什么设计射频和微波PCB设计的难度如此之大?

　　该设计 过程中出现的问题非常多，并且可 能对质量和生产率造成严重影响。例如，将一名设计人员的射频电路嵌 入到其他设计人员的PCB时，由于他 们往往使用不同的设计格式，因此效 率必然大打折扣。此外，设计人 员还经常被迫在设计中做出更改，以便配合使用射频电路。由于仿真往往是在射频电路中进行的，而不是在整个PCB 的背景下进行，因此可 能会遗漏电路板对射频电路产生的显著影响，反之亦然。

　　随着射频内容不断增加，PCB设计人 员和工程师意识到，为提高 生产率和产品质量，最好由 他们在自己的设计工具内自行解决射频设计挑战。遗憾的是，大多数桌面PCB设计工具并不能帮助他们简化这一任务。

　　例如，在使用射频仿真器对电路建模后，一旦达 到所需的电气性能，仿真器 就会产生此电路的铜箔形状(通常为DXF格式)，以便导入到PCB设计工具中。此过程 往往会给设计人员带来一些困扰，例如由 于无法正确转换DXF档而导 致不能将其转换为铜箔形状。这种情况下，设计人 员需要手动操作导入DXF档，而这可能会在形 状尺寸方面产生人为错误和误差，从而导 致射频电路失效。

　　PCB设计人 员或工程师在尝试对射频和微波电路进行Layout设计时 面临的挑战还远远不止上述几条。不过，好在您 的设计工具中有一些小型解决方案在化解上述挑战方面可发挥重要作用。本白皮 书将为您介绍六条技巧，来帮助您简化任何射频PCB设计任 务和减轻工作压力!

　　1. 保持完好、精确的射频形状

　　类似前 面描述的一些严重错误可能导致电路性能低下，甚至无法工作。为了尽量减少错误、简化射 频设计任务以及提高生产率，PCB设计工 具可以针对复杂的铜箔形状提供导入控制。例如，您可以透过控制DXF 档中的层别，并将其重新映像至CAD电气系统层别，来建立 可用的铜箔形状(图 1)。

　　图1：设计工 具如果允许使用者控制DXF导入过程，将有助 于减少人为错误和误差，例如在 由于复杂性过高而导致导入的档案无法转换为铜箔形状时。

　　2. 保留拐角形状(CORNERS SHARP)

　　设计用 于射频和微波的铜箔形状时，一个很 重要的方面是能够建立带尖拐角的 Gerber檔。优秀的PCB设计工 具可以简化这一过程。例如，使用50毫米线 条绘制形状与使用50毫米圆 形光圈绘图相比，往往令 设计具有较小的半径。设计工具在建立Gerber档时，可透过 正确地自动转换线条宽度来获得尖拐角(图 2)。

　　图2：有效的PCB设计工 具会自动考虑用于绘制形状的线型，以计算 准确的线条宽度，帮助您 轻松建立尖拐角。

　　3. 自动产生倒角(CHAMFERED CORNERS)

　　射频和 微波电路中经常用到倒角，以减小 供给线与电容之间的分段不连续性阻抗，从而改善 MMIC 的频率性能。90o拐角与 倒角之间的距离至关重要。因此，设计人 员需要采用自动方法来基于设计指定需要产生的倒角比率。PCB设计工 具如果能够基于设计规则自动强制实施需要产生的倒角比率，设计人 员和工程师将会从中受益，在节省 时间的同时提高设计质量(图 3)。

　　图3：设定倒 角规则的功能可以简化设计过程和节省时间。

　　4. 使用自 动化功能有助于布置COPLANAR和CHANNEL WAVEGUIDES

　　共面波 导和频道波导在射频和微波设计中也很常见。采取手动方式建立时，此项任 务可能非常耗时，而且容易出错。设计人 员需要控制走线与via之间的特定距离，以及一个via与另一个via之间的距离，从而确 保电路具有符合设计要求的性能。设计工 具在这方面也能提供帮助，即透过提供via使用控制和自动使用via来降低 复杂性和提高质量(图 4)。

　　图4：PCB设计工 具如果能够控制coplanar和wave-guide via的建立，将有助 于显著减少设计错误和缩短设计时间。

　　5. 使用自动化STITCHING VIAS

　　射频设 计的另一个重要方面是确保正确地利用vias屏蔽特定的区域。尽管此 任务可由设计人员手动进行，但这个过程极其耗时。如果PCB设计工 具能够自动完成此过程，将可以 缩短设计周期时间并确保符合您的所有设计规则。利用此类工具，设计人员可以指定via模式产生特定规则，而将剩 余的工作全部交由PCB设计工具完成。

　　6. 使用设计规则确保“设计即正确”

　　支持射频设计的PCB设计工 具通常允许设定多项设计规则：用于不同铜箔区域的via类型;via自身需要连接到的net类型;从铜箔区域边缘到via需要保持的距离;一个via到下一个via的距离;via模式类型;以及能 否仅仅透过向铜箔区域的外缘添加via来产生Faraday cage(图 5)。

　　图 5：利用支持射频设计的PCB设计工具，您可以设定用于产生via模式的设计规则，并自动 在您的设计中强制实施这些规则，从而节 省您的时间和确保符合您的所有设计规则。

　　结论

　　当今的 设计人员和工程师面临着日益加剧的设计挑战，因此很 有必要拥有一款能够高效率支持射频和微波设计的PCB设计工具。手动建 立复杂的铜箔形状、倒角和via模式是 一个既耗时又容易出错的过程。透过使 用有效的设计工具提高操作射频和微波元素的能力，设计人 员可以集中精力实施更多功能和缩小设备尺寸，同时保 持较高的产品质量。

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