對于高頻電路設(shè)計,當(dāng)前已經(jīng)有了很好的CAD類軟件,其強大的功能足以克服人們在
PCB設(shè)計經(jīng)驗方面的不足及繁瑣的參數(shù)檢索與計算,再配合功能強大的網(wǎng)絡(luò)分析儀,按理應(yīng)該是稍具經(jīng)驗者便能完成質(zhì)量較好的射頻部件。但是,實際中卻不是這回事。
CAD設(shè)計軟件依靠的是強大的庫函數(shù),包含了世界上絕大部分無線電器件生產(chǎn)商提供的元器件參數(shù)與基本性能指標(biāo)。不少射頻工程師錯誤地認(rèn)為:只要利用該工具軟件進行設(shè)計,就不會有多大問題。但實際結(jié)果卻總是與愿望相反,原因是他們在錯誤認(rèn)識下放棄高頻電路設(shè)計基本概念的靈活應(yīng)用及基本設(shè)計原則的應(yīng)用經(jīng)驗積累,結(jié)果在軟件工具的應(yīng)用中常犯下基本應(yīng)用錯誤。射頻電路設(shè)計CAD軟件屬于透明可視化軟件,利用其各類高頻基本組態(tài)模型庫來完成對實際電路工作狀態(tài)的模擬。至此,我們已經(jīng)可以明白其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是高頻基本組態(tài)模型有兩類,一類屬于集中參數(shù)形態(tài)之元器件模型,另一類屬于常規(guī)設(shè)計中的局部功能模型。于是存在如下方面問題:
(1)元器件模型與CAD軟件長期互動發(fā)展,日趨完善,實際中可以基本相信模型的逼真度。但元器件模型所考慮的應(yīng)用環(huán)境(尤其是元器件應(yīng)用的電環(huán)境)均為典型值。多數(shù)情況下,必須利用經(jīng)驗確定系列應(yīng)用參數(shù),否則其實際結(jié)果有時甚至比不借助CAD軟件的設(shè)計結(jié)果相差更遠。
(2)CAD軟件中建立的常規(guī)高頻基本組態(tài)模型,通常限于目前應(yīng)用條件下可預(yù)知的方面,而且只能局限于基本功能模型(否則產(chǎn)品研發(fā)無須用人,僅靠CAD一手包辦而誕生各類產(chǎn)品)。
(3)特別值得注意的是:典型功能模型的建立,是以典型方式應(yīng)用元器件并以典型完善的工藝方式構(gòu)造(包括PCB構(gòu)造)下完成的,其性能也達到“典型”的較高水平。但在實際中,就是完全模仿,也與模型狀態(tài)相差甚遠。原因是:盡管選用的元器件及其參數(shù)一致,但它們的組合電環(huán)境卻無法一致。在低頻電路或數(shù)字電路中,這種相差毫厘的情況妨礙不大,但在射頻電路中,往往發(fā)生致命的錯誤。
(4)在利用CAD軟件進行設(shè)計中,軟件的容錯設(shè)計并不理睬是否發(fā)生與實際情況相違背的錯誤參數(shù)設(shè)置,于是,按照其軟件運行路徑給出一理想的結(jié)果,實際中卻是問題百出的結(jié)果。可以知道其關(guān)鍵錯誤環(huán)節(jié)在于沒有利用射頻電路設(shè)計的基本原則去正確應(yīng)用CAD軟件。
(5)CAD軟件僅僅屬于設(shè)計輔助工具,利用其具備的實時模擬功能、強大的元器件模型庫及其函數(shù)生成功能、典型應(yīng)用模型庫等等方面來簡化人們的繁瑣設(shè)計與計算工作,到目前為為止,尚遠遠無法在具體設(shè)計方面代替人工智能。
CAD軟件在射頻PCB輔助設(shè)計中所體現(xiàn)的強大功能是該軟件大受歡迎的一個重要方面。但實際中,許多射頻工程師會經(jīng)常“遭其暗算”。導(dǎo)致原因仍然是其對參數(shù)設(shè)置的容錯特性。往往利用其仿真功能得出一理想的模型(包括各個功能環(huán)節(jié)),一到實際調(diào)試中才發(fā)現(xiàn):還不如利用自己的經(jīng)驗來設(shè)計。
所以,CAD軟件在PCB設(shè)計中,仍然僅僅有利于擁有基本的射頻設(shè)計經(jīng)驗與技巧的工程師,幫助他們從事繁瑣的過程設(shè)計(非基本原則設(shè)計)。
網(wǎng)絡(luò)分析儀分為標(biāo)量和矢量兩種,是射頻電路設(shè)計必不可少的儀器。通常的做法是:結(jié)合基本的射頻電路設(shè)計理念和原則完成電路及PCB設(shè)計(或利用CAD軟件完成),按要求完成PCB的樣品加工并裝配樣機,然后利用網(wǎng)絡(luò)分析儀對各個環(huán)節(jié)的設(shè)計逐個進行網(wǎng)路分析,才有可能使電路達到最佳狀態(tài)。但如此工作的代價是以至少3~5版的PCB實際制作,而若沒有基本的PCB設(shè)計原則與基礎(chǔ)理念,所需要的PCB版本將更多(或者無法完成設(shè)計)。
由上述可見:
(1)在利用網(wǎng)絡(luò)分析儀對射頻電路進行分析過程中,必須具有完備的高頻電路PCB設(shè)計理念和原則,必須能通過分析結(jié)果而明確知道PCB的設(shè)計缺陷,僅此一項就要求相關(guān)工程師具備相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗。
(2)對樣機網(wǎng)路環(huán)節(jié)進行分析過程中,必須依靠熟練的實驗經(jīng)驗和技巧來構(gòu)造局部功能網(wǎng)絡(luò)。因為很多時候,通過網(wǎng)絡(luò)分析儀所發(fā)現(xiàn)的電路缺陷,會同時存在多方面的導(dǎo)致因素,于是必須利用構(gòu)造局部功能網(wǎng)路來加以分析,徹查導(dǎo)致原因。這種實驗性電路構(gòu)造必須借助清晰的高頻電路設(shè)計經(jīng)驗與熟練的電路PCB構(gòu)造原則。
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