手持無(wú)線(xiàn)通信設備和遙控設備的普及推動(dòng)著(zhù)對模擬、數字和RF混合設計需求的顯著(zhù)增長(cháng)。手持設備、基站、遙控裝置、藍牙設備、計算機無(wú)線(xiàn)通信功能、眾多消費電器以及軍事/航空航天系統現需要采用RF技術(shù)。 

數年來(lái)，RF設計需要專(zhuān)業(yè)設計人員使用專(zhuān)門(mén)的設計和分析工具來(lái)完成。典型情況下，PCB的RF部分由RF專(zhuān)業(yè)人員在獨立環(huán)境下設計好后，再與混合技術(shù)PCB的其余部分合并在一起的。這一過(guò)程的效率很低，而且為了與混合技術(shù)整合在一起，常常需要反復設計，還需要用到多個(gè)互不相關(guān)的數據庫。 

在過(guò)去，設計功能在兩個(gè)設計環(huán)境進(jìn)行和重復，并通過(guò)一個(gè)非智能的ASCII接口連接(圖1(a))。兩個(gè)環(huán)境中的PCB系統設計和RF專(zhuān)門(mén)設計系統有它們自己的庫、RF設計數據庫和設計存檔。這就要求兩個(gè)環(huán)境中的設計數據(原理圖和版圖)和庫通過(guò)一個(gè)繁瑣的ASCII接口進(jìn)行管理和同步。 

在這一舊的方法下，RF設計師孤立于PCB系統設計中的其他部分進(jìn)行RF電路的開(kāi)發(fā)。然后該RF電路再利用ASCII文件翻譯到總體PCB設計中，從而在主PCB上創(chuàng )建出原理圖和物理實(shí)現。如果RF電路存在問(wèn)題，那么設計必須在獨立的RF解決方案中修正，然后再重新翻譯進(jìn)主PCB。 

RF模擬器只模擬了理想的射頻電路。在實(shí)際混合系統實(shí)現中有許多零碎的地層、地過(guò)空和相鄰的RF電路，這使得分析變得非常的困難，而且誰(shuí)都知道這些附加的形狀將會(huì )對RF電路運作產(chǎn)生長(cháng)久的影響。 

這一舊方法多年來(lái)已成功地用于混合信號電路板設計，但隨著(zhù)產(chǎn)品中RF電路含量的增加，兩個(gè)獨立設計系統帶來(lái)的問(wèn)題已開(kāi)始影響設計師的生產(chǎn)力、產(chǎn)品上市時(shí)間和產(chǎn)品的質(zhì)量。 

為了解決這些問(wèn)題，Mentor Graphics公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種動(dòng)態(tài)鏈接技術(shù)，它可以將PCB原理圖和版圖工具與RF設計和模擬工具集成在一起，從而產(chǎn)生了一種新的解決方案，它可以克服傳統的射頻設計的缺點(diǎn)。 

RF感知(RF aware)PCB設計 

為保持PCB和RF設計間的設計意圖，RF設計工具必須理解PCB布局中面向層(layer-oriented)的結構，而PCB系統也必須理解RF設計環(huán)境中使用的參數化平面微波元件。 

另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是，PCB系統將RF電路的版圖構建成短路電路，這妨礙了對設計進(jìn)行正確的設計規則檢驗(DRC)。對當今的復雜RF系統設計來(lái)說(shuō)，功能上的RF感知DRC是設計方法學(xué)確保設計正確所必須的。 

所有這些都對保持設計意圖有幫助。保持設計意圖非常關(guān)鍵，因為它是實(shí)現在工具集間設計數據的多次往返而不丟失信息的基礎。 

RF設計是個(gè)反復的過(guò)程，需要采取很多步驟對設計進(jìn)行調整和優(yōu)化。過(guò)去，在真實(shí)的PCB設計背景下，進(jìn)行RF設計非常困難。當當在PCB上實(shí)現經(jīng)過(guò)優(yōu)化的RF模塊時(shí)，仍無(wú)法保證它仍工作在最佳狀態(tài)。作為一種驗證，需要對PCB實(shí)現進(jìn)行電磁場(chǎng)分析(EM)。 

這個(gè)設計流程存在好幾個(gè)問(wèn)題。首先，電路被當作簡(jiǎn)單的金屬層幾何圖形進(jìn)行模擬，所以RF工具無(wú)法對金屬層進(jìn)行修改，無(wú)法把經(jīng)優(yōu)化的結果回送至PCB設計后仍擁有一個(gè)良好的RF電路。其次，EM方案很耗時(shí)。 

在新流程中，因為PCB工具和RF工具對設計意圖有共識，所以電路可在工具集間傳來(lái)送去而不會(huì )丟失設計意圖。這意味著(zhù)電路模擬(速度很快)和EM分析(當需要時(shí))可重復進(jìn)行，且可對每次電路修改的結果進(jìn)行比對。這一切是在真實(shí)PCB環(huán)境中完成的，包含了地平面、RF電路的版圖、導線(xiàn)、過(guò)孔及其它元件。

RF PCB設計瓶頸 

RF PCB設計瓶頸主要有以下幾個(gè)。第一，由于PCB板上的每個(gè)RF模塊可能已經(jīng)被一個(gè)獨立的RF設計小組設計出來(lái)，以及每個(gè)模塊可以獨立進(jìn)行升級、演變和重利用，因此將整個(gè)電路作為一個(gè)整體來(lái)管理就變得至關(guān)重要，但在任何時(shí)候仍然把這些模塊作為單獨的電路元件進(jìn)行存取。為了解決這個(gè)問(wèn)題，原理圖和版圖工具必須擴展，以支持分層分組電路。通過(guò)這一方法，即使一個(gè)RF電路已經(jīng)在PCB上布好，它仍然可以作為一個(gè)RF電路與其它模塊放在一起，并可以連接到適當的RF設計小組進(jìn)行分析。 

下一個(gè)障礙是如何設計地平面。在傳統的設計流程中，采用RF金屬來(lái)作為一個(gè)黑箱金屬塊，與地的間隔是手工完成的，因為過(guò)空要經(jīng)過(guò)每一個(gè)地層。當RF電路更新后(這是一個(gè)頻繁的操作)，裁掉的部分就必須手動(dòng)修改以對應新的電路。對某些設計來(lái)說(shuō)，僅這一編輯過(guò)程可能就要花幾周的時(shí)間。 

新的綜合設計流程 

RF設計工具和PCB設計工具之間的綜合一直以ASCII IFF格式文件的雙向轉換為基礎。該格式雖能處理部分設計數據，但還遠遠沒(méi)有實(shí)現無(wú)縫的反復綜合。缺少庫同步是致命的一個(gè)原因。 

這種設計需求催生出了一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò )的工具間的通信，它在RF設計和系統級PCB設計間提供一個(gè)動(dòng)態(tài)雙向鏈接(圖1(b))。為支持并行工程處理，多個(gè)PCB工程師可同時(shí)使用同一個(gè)設計數據庫，每人都能鏈接一個(gè)或多個(gè)模擬部分�，F在，可以采用RF設計工具來(lái)設計RF模塊，并在恰當時(shí)候將其綜合為系統級原理圖和PCB的一部分，而不再像過(guò)去那樣僅是個(gè)難以琢磨的黑匣子電路。在此階段，可在任一環(huán)境中升級電路并模擬其效果。 

將每個(gè)RF電路看作一組對象，以幫助維護可追溯性、版本管理和設計問(wèn)題。因為設計意圖得以保全，所以可實(shí)施任意多次的設計反復，而沒(méi)有時(shí)間成本。此外，因為可以在真實(shí)系統級PCB環(huán)境中對RF模塊進(jìn)行模擬，所以應該更詳盡地對其功能進(jìn)行驗證以幫助縮短設計周期。