微波電路及其PCB設計（一）

　　有經(jīng)驗的射頻工程師設計的數(shù)字電路或相對較 低頻率電路PCB，一次成功率是非常高的，因為他們的設計理念是以“分布”參數(shù)為核心，而分布參數(shù)概念在較低頻率電路（包括數(shù)字電路中）中的破壞作用，常為人們所忽略。

　　長期以來，許多同行完成的電子產(chǎn)品（主要針對通訊產(chǎn)品）設計，往往問題重重。一方面固然與電原理設計（包括冗余設計、可靠性設計等方面）的必要環(huán)節(jié)缺乏有關，但更重要的，是許多這類問題在人們認為已經(jīng)考慮了各項必要環(huán)節(jié)下而發(fā)生的。針對這些問題，他們往往將精力花在對程序、電原理、參數(shù)冗余等方面的核查上，卻極少將精力花在對PCB設計的審核方面，而往往正是由于PCB設計缺陷，導致大量的產(chǎn)品性能問題。

　　PCB 設計原則涉及到許多方方面面，包括各項基本原則、抗干擾、電磁兼容、安全防護，等等。對于這些方面，特別在高頻電路（尤其在微波級高頻電路）方面，相關理念的缺乏，往往導致整個研發(fā)項目的失敗。許多人還停留在“將電原理用導體連接起來發(fā)揮預定作用”基礎上，甚至認為“PCB設計屬于結(jié)構(gòu)、工藝和提高生產(chǎn)效率等方面的考慮范疇”。許多專業(yè)射頻工程師也沒有充分認識到該環(huán)節(jié)在射頻設計中，應是整個設計工作的特別重點，而錯誤地將精力花費在選擇高性能的元器件，結(jié)果是成本大幅上升，性能的提高卻微乎其微。

　　應特別在此提出的是，數(shù)字電路依靠其強的抗干擾、檢糾錯以及可任意構(gòu)造各個智能環(huán)節(jié)來確保電路的正常功能。一個普通的數(shù)字應用電路而高附加地配置各類“確保正常”的環(huán)節(jié)，顯然屬于沒有產(chǎn)品概念的舉措。但往往在認為“不值得”的環(huán)節(jié)，卻導致產(chǎn)品的系列問題。原因是這類在產(chǎn)品工程角度看不值得構(gòu)造可靠性保證的功能環(huán)節(jié)，應該建立在數(shù)字電路本身的工作機理上，只是在電路設計（包括PCB設計）中的錯誤構(gòu)造，導致電路處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)。這種不穩(wěn)定狀態(tài)的導致，與高頻電路的類似問題屬于同一概念下的基本應用。

　　在數(shù)字電路中，有三個方面值得認真對待：
   
　?。?）數(shù)字信號本身屬于廣譜信號。根據(jù)傅里葉函數(shù)結(jié)果，其包含的高頻成份非常豐富，所以數(shù)字IC在設計中，均充分考慮了數(shù)字信號的高頻分量。但除了數(shù)字IC外，各功能環(huán)節(jié)內(nèi)部及之間的信號過渡區(qū)域，若任意而為，將會導致系列問題。尤其在數(shù)字與模擬和高頻電路混合應用的電路場合。
   
　　（2）數(shù)字電路應用中的各類可靠性設計，與電路在實際應用中的可靠性要求及產(chǎn)品工程要求相關，不能將采用常規(guī)設計完全能達到要求的電路附加各類高成本的“保障”部分。
   
　?。?）數(shù)字電路的工作速率正在以前所未有的發(fā)展邁向高頻（例如目前的CPU，其主頻已經(jīng)達到1.7GHz棗遠遠超過微波頻段下限）。盡管相關器件的可靠性保障功能也同步配套，但其建立在器件內(nèi)部和典型外部信號特征基礎上。

　　待續(xù)