Manufacturing Technology

射频微波电路设计的六个提高性能的技巧

在射频和微波领域中，电路设计是至关重要的一环。随着无线通信和雷达等应用的快速发展，对于高频电路的要求也越来越高。在这篇文章中，我将分享六个关键的技巧，帮助大家优化射频和微波电路的性能。这些技巧不仅适用于无线通信系统和雷达系统的设计，也可应用于其他高频应用领域。无论你是初学者还是有经验的工程师，都能从中获得一些有价值的建议和指导。

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皮形状提供导入控制。例如，您可以通过控制DXF 文件中的层，并将其重新映射至 CAD 电气系统层，来创建可用的铜皮形状（图 1）。

图 1：设计工具如果允许用户控制 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文件无法转换为铜皮形状时。

保留尖拐角

设计用于射频和微波的铜皮形状时，一个很重要的方面是能够创建带尖拐角的 Gerber 文件。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。设计工具在创建 Gerber 文件时，可通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，帮助您轻松创建尖拐角。

自动生成倒角

射频和微波电路中经常用到倒角，以减小馈线与电容器之间的分段不连续性电抗，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生成的倒角比率。PCB 设计工具如果能够基于设计规则自动强制实施需要生成的倒角比率，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）。

使用自动化方法有助于布置共面波导和通道波导

共面波导和通道波导在射频和微波设计中也很常见。采取手动方式创建时，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过孔之间的特定距离，以及一个过孔与另一个过孔之间的距离，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，即通过提供过孔使用控制和自动使用过孔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共面波导和波导过孔的创建，将有助于显著减少设计错误和缩短设计时间。

使用自动缝合孔

射频设计的另一个重要方面是确保正确地屏蔽带过孔的区域。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，设计人员可以指定过孔模式生成规则，而将剩余的工作全部交由 PCB 设计工具完成。

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置多项设计规则：用于不同铜皮区域的过孔类型；过孔自身需要连接到的网络类型；从铜皮区域边缘到过孔需要保持的距离；一个过孔到下一个过孔的距离；过孔模式类型；以及能否仅仅通过向铜皮区域的外缘添加过孔来生成法拉第笼（图 5）。

图 5：利用支持射频设计的 PCB 设计工具，您可以设置用于生成过孔模式的设计规则，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。

射频和微波电路设计是一门复杂而精妙的领域，需要深入理解电磁场理论、传输线理论以及器件特性等知识。通过采用上述六个技巧，我们可以更好地优化电路的性能，提高整体系统的效果。然而，设计中仍然可能会遇到各种挑战和问题，因此不断学习和实践是至关重要的。希望这篇文章对您有所启发，并能为您的射频和微波电路设计之路提供一些有益的参考。愿您在电路设计的旅程中不断进步，取得更好的成果！