射頻電路的案例
微波射頻電路、IC及微系統設計領域有哪些前沿技術挑戰？
微波射頻電路是雷達、通信、導航、測控、電子對抗及數據傳輸等系統中重要的組成部分。在科技以及5G技術發展的推動下，雷達和無線通信系統的指標如發射功率、接收靈敏度、帶寬、通道一致性等不斷提高，不斷推動射頻微波技術向毫米波和太赫茲，寬帶和超寬帶，高功率發射，高靈敏度等方向發展，此外新的器件和工藝如MMIC、LTCC、SiP、SoC等持續涌現，這些都為微波射頻電路設計帶來了新的挑戰。
另外，隨著系統小型化和高集成度的要求，射頻集成微系統已經成為射頻電路發展的熱門方向。射頻微系統通過半導體和封裝工藝集成無源和有源器件，集成度高、設計難度大，一旦設計指標未達到要求，重新設計成本非常高。
因此在需求推動和新技術引領下，微波射頻電路設計必須充分挖掘射頻器件的性能潛力，充分考慮電路版圖中互連結構的高頻耦合效應和寄生效應，充分考慮射頻電路與天線互相影響，才能降低設計風險，提高設計成功率，確保以較低的成本、較短的周期完成最終設計。
Ansys以電磁場仿真為基礎，結合電路與系統仿真和多物理場仿真，能夠對微波射頻電路與系統進行全方位的虛擬仿真設計與優化。基于Ansys工具，通過系統仿真，研究射頻電路與數字調制之間的指標分配；通過電路和器件仿真，實現高性能的微波電路和器件設計；通過場路協同仿真，更準確地評估射頻天線系統的整體性能；通過芯片-封裝-系統的微系統級仿真，評估復雜工況和極小尺寸下的產品性能。Ansys仿真技術最終實現微波射頻電路與系統的高效率、高質量設計。
Ansys微波射頻電路、IC及微系統解決方案以三維全波電磁場仿真軟件HFSS為基礎，結合電路仿真及電-熱-結構多物理場仿真技術，提供完整的仿真設計與優化方案。
展開 行業應用方案 | 微波射頻電路、IC及微系統
微波射頻電路是雷達、通信、導航、測控、電子對抗及數據傳輸等系統中重要的組成部分。
在國防科技以及5G技術發展的推動下，雷達和無線通信系統的指標如發射功率、接收靈敏度、帶寬、通道一致性等不斷提高，不斷推動射頻微波技術向毫米波和太赫茲，寬帶和超寬帶，高功率發射，高靈敏度等方向發展，此外新的器件和工藝如MMIC、LTCC、SiP、SoC等持續涌現，這些都為微波射頻電路設計帶來了新的挑戰。
另外，隨著系統小型化和高集成度的要求，射頻集成微系統已經成為射頻電路發展的熱門方向。射頻微系統通過半導體和封裝工藝集成無源和有源器件，集成度高、設計難度大，一旦設計指標未達到要求，重新設計成本非常高。
因此在需求推動和新技術引領下，微波射頻電路設計必須充分挖掘射頻器件的性能潛力，充分考慮電路版圖中互連結構的高頻耦合效應和寄生效應，充分考慮射頻電路與天線互相影響，才能降低設計風險，提高設計成功率，確保以較低的成本、較短的周期完成最終設計。
Ansys以電磁場仿真為基礎，結合電路與系統仿真和多物理場仿真，能夠對微波射頻電路與系統進行全方位的虛擬仿真設計與優化。基于Ansys工具，通過系統仿真，研究射頻電路與數字調制之間的指標分配；通過電路和器件仿真，實現高性能的微波電路和器件設計；通過場路協同仿真，更準確地評估射頻天線系統的整體性能；通過芯片-封裝-系統的微系統級仿真，評估復雜工況和極小尺寸下的產品性能。
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Ansys 行業應用方案連載（1）
微波射頻電路、IC及微系統
微波射頻電路是雷達、通信、導航、測控、電子對抗及數據傳輸等系統中重要的組成部分。
在國防科技以及5G技術發展的推動下，雷達和無線通信系統的指標如發射功率、接收靈敏度、帶寬、通道一致性等不斷提高，不斷推動射頻微波技術向毫米波和太赫茲，寬帶和超寬帶，高功率發射，高靈敏度等方向發展，此外新的器件和工藝如MMIC、LTCC、SiP、SoC等持續涌現，這些都為微波射頻電路設計帶來了新的挑戰。
另外，隨著系統小型化和高集成度的要求，射頻集成微系統已經成為射頻電路發展的熱門方向。射頻微系統通過半導體和封裝工藝集成無源和有源器件，集成度高、設計難度大，一旦設計指標未達到要求，重新設計成本非常高。
因此在需求推動和新技術引領下，微波射頻電路設計必須充分挖掘射頻器件的性能潛力，充分考慮電路版圖中互連結構的高頻耦合效應和寄生效應，充分考慮射頻電路與天線互相影響，才能降低設計風險，提高設計成功率，確保以較低的成本、較短的周期完成最終設計。
Ansys以電磁場仿真為基礎，結合電路與系統仿真和多物理場仿真，能夠對微波射頻電路與系統進行全方位的虛擬仿真設計與優化。基于Ansys工具，通過系統仿真，研究射頻電路與數字調制之間的指標分配；通過電路和器件仿真，實現高性能的微波電路和器件設計；通過場路協同仿真，更準確地評估射頻天線系統的整體性能；通過芯片-封裝-系統的微系統級仿真，評估復雜工況和極小尺寸下的產品性能。
展開 試論射頻電路PCB設計的困境和改善措施
射頻（RF）PCB 設計，在目前公開出版的理論上具有很多不確定性，常被形容為一種“黑色藝術”。通常情況下，對于微波以下頻段的電路（ 包括低頻和低頻數字電路）， 在全面掌握各類設計原則前提下的仔細規劃是一次性成功設計的保證。對于微波以上頻段和高頻的PC 類數字電路，則需要2~3 個版本的 PCB 方能保證電路品質。而對于微波以上頻段的RF 電路， 則往往需要更多版本的 PCB 設計并不斷完善， 而且是在具備相當經驗的前提下。由此可知 RF 電設計上的困難。
典型的射頻板
無線上網模塊
布局前需要熟知產品架構和信號流向
1 RF 電路設計的常見問題
1.1 數字電路模塊和模擬電路模塊之間的干擾
如果模擬電路（射頻）和數字電路單獨工作，可能各自工作良好。但是，一旦將二者放在同一塊電路板上，使用同一個電源一起工作，整個系統很可能就不穩定。這主要是因為數字信號頻繁地在地和正電源（>3 V）之間擺動，而且周期特別短，常常是納秒級的。由于較大的振幅和較短的切換時間， 使得這些數字信號包含大量且獨立于切換頻率的高頻成分。在模擬部分，從無線調諧回路傳到無線設備接收部分的信號一般小于1μV。因此數字信號與射頻信號之間的差別會達到 120 dB。顯然，如果不能使數字信號與射頻信號很好地分離， 微弱的射頻信號可能遭到破壞，這樣一來，無線設備工作性能就會惡化，甚至完全不能工作。
常見的干擾現象
數模射頻混合電路分區設計
1.2 供電電源的噪聲干擾
射頻電路對于電源噪聲相當敏感， 尤其是對毛刺電壓和其他高頻諧波。微控制器會在每個內部時鐘周期內短時間突然吸入大部分電流， 這是由于現代微控制器都采用CMOS 工藝制造。因此， 假設一個微控制器以 1 MHz 的內部時鐘頻率運行，它將以此頻率從電源提取電流。
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干貨|射頻電路設計要點（1.3萬字長文）
3 屏蔽
3.1 射頻信號可以在空氣介質中輻射。空間距離越大，工作頻率越低，輸入輸出端的寄 生耦合就越小，隔離度則越大。PCB 典型的空間隔離度約為 50dB。
3.2 敏感電路和強烈輻射源電路要加屏蔽，但如果設計加工有難度時（如空間或成本限 制等），可不加，但要做試驗最終決定。這些電路有：
a) 接收電路前端是敏感電路，信號很小，要采用屏蔽。
b) 對射頻單元和中頻單元須加屏蔽。接收通道中頻信號會對射頻信號產生較大干擾， 反之，發射通道的射頻信號對中頻信號也會造成輻射干擾。
c) 振蕩電路：強烈輻射源，對本振源要單獨屏蔽，由于本振電平較高，對其他單元形 成較大的輻射干擾。
d) 功放及天饋電路：強烈輻射源，信號很強，要屏蔽。
e) 數字信號處理電路：強烈輻射源，高速數字信號的陡峭的上下沿會對模擬的射頻信 號產生干擾。
f) 級聯放大電路：總增益可能會超過輸出到輸入端的空間隔離度，這樣就滿足了振蕩 條件之一，電路可能自激。
展開 干貨｜射頻和數模電路PCB一般布局設計指南
本應用筆記提供關于射頻(RF)印刷電路板(PCB)設計和布局的指導及建議，包括關于混合信號應用的一些討論，例如相同PCB上的數字、模擬和射頻元件。內容按主題進行組織，提供“最佳實踐”指南，應結合所有其它設計和制造指南加以應用，這些指南可能適用于特定的元件、PCB制造商以及材料。
射頻板PCB布局原則
布局確定：布局前應對單板功能、工作頻段、電流電壓、主要射頻器件類型、EMC、相關射頻指標等有詳細了解，并明確疊層結構、阻抗控制、外形結構尺寸、屏蔽腔和罩的尺寸位置、特殊器件加工說明（如需挖空、直接機殼散熱的器件尺寸位置）等。另外還應明確主要射頻器件功率、散熱、增益、隔離度、靈敏度等指標以及濾波、偏置、匹配電路的連接，對功放電路還應得到器件手冊推薦的匹配走線要求或射頻場分析軟件仿真得到的阻抗匹配電路指導。
物理分區：關鍵是根據單板的主信號流向規律安排主要元器件，首先根據RF 端口位置固定RF 路徑上的元器件，并調整其朝向以將RF 路徑的長度減到最小，除要考慮普通布局規則外，還須考慮如何減小各部分間相互干擾和抗干擾能力，保證多個電路有足夠的隔離，對于隔離度不夠或敏感、有強烈輻射源的電路模塊要考慮采用金屬屏蔽罩將射頻能量屏蔽在RF 區域內。
電氣分區：布局一般分為電源，數字和模擬三部分，要在空間上分開，布局走線不能跨區域。
展開 射頻電路電源和接地的設計方法
作者：Roger Bremer；Tracey Chavers；Zhongmin Yu
Maxim射頻產品部
11/10 HFSS中的無縫場路協同仿真技術更新
課程簡介：
射頻微波產品的研發趨勢是小型化和集成化，天線和饋線網絡、射頻有源和無源部件被更緊密的結合在一起，其性能相互影響，而場路一體化仿真成為用戶亟需解決的新需求。HFSS具備強大的電磁場仿真功能，兼具射頻微波電路與系統仿真能力。尤其近年來，其電磁場和電路仿真設計界面已經集成在統一的Ansys電子桌面中，從而使得電磁場和射頻電路協同仿真更加便捷，仿真數據在兩者之間無縫傳遞，用戶可更加準確評估高集成度射頻微波模塊或子系統的整體性能。
本次網絡研討會將帶您了解最新的HFSS無縫場路協同仿真技術！
講師簡介：
羅輝
Ansys公司高頻應用工程師，負責HFSS等高頻電磁仿真軟件的售前售后技術支持，在天線、微波器件、射頻電路和射頻系統干擾等應用方向具有深厚的行業經驗和技術積累，為客戶提供量身定制的高頻電磁場仿真方案、軟件使用培訓和設計咨詢等各方面服務。
點擊報名：http://event.31huiyi.com/1948276965/index?c=jishulink
展開 電磁仿真計算的最佳單機（工作站、服務器）、集群硬件配置方案
2) 微波和射頻電路設計：在射頻和微波電路中，仿真用于分析和優化濾波器、放大器、天線等組件。
3) 電磁兼容性（EMC）：仿真可用于分析電子設備之間的電磁干擾，以確保設備之間的互操作性。
4) 電磁場輻射：研究電磁波的輻射和傳播，如雷電、電磁輻射等。
5) 電磁散射和反散射：分析物體對電磁波的散射特性，如雷達散射和探測。
6) 電磁場仿真：分析電磁場的分布和行為，如靜電場、磁場等。
常用的仿真軟件：
1) Ansys HFSS：用于高頻電磁仿真，主要用于天線、微波器件、射頻電路等的設計和分析
2) ANSYS Maxwell：用于低頻電磁仿真，主要用于電機、變壓器、電磁鐵等的設計和分析。
3) CST Studio Suite：用于高頻電磁仿真的全面軟件套件，支持多種應用領域:天線、雷達、電磁兼容等領域的設計和分析。
4) FEKO：用于電磁仿真和天線設計的軟件，適用于廣泛的電磁頻譜。
5) ADS：用于高頻電磁仿真，主要用于射頻電路、微波器件等的設計和分析。
6) XFDTD: 一款電磁仿真求解器,用于全波、靜態、生物熱、優化和電路等
7) COMSOL Multiphysics：多物理場仿真軟件，支持電磁、熱傳導、流體力學等多個領域的仿真。
8) Sim4Life：用于生物醫學電磁仿真的軟件，用于分析電磁場對人體的影響。
常用算法和求解器：
§ 有限元法（FEM）：有限元法是一種廣泛用于電磁仿真的數值方法，用于求解Maxwell方程組,將空間劃分為有限個單元，然后根據電磁場的基本方程求解各個單元的場分布
§ 方法時域（FDTD）：FDTD方法是一種時間域電磁仿真方法，用于分析電磁波的傳播和反射。
展開 高頻PCB電路設計常見的66個問題
仿真的種類很多，高速數字電路信號完整性分析仿真分析（SI）常用軟件有icx，signalvision，hyperlynx，XTK，speectraquest 等。有些也用Hspice。
55、PCB仿真軟件是如何進行LAYOUT仿真的？
高速數字電路中，為了提高信號質量，降低布線難度，一般采用多層板，分配專門的電源層，地層。
56、在布局、布線中如何處理才能保證50M以上信號的穩定性？
高速數字信號布線，關鍵是減小傳輸線對信號質量的影響。因此，100M以上的高速信號布局時要求信號走線盡量短。數字電路中，高速信號是用信號上升延時間來界定的。而且，不同種類的信號（如TTL，GTL，LVTTL），確保信號質量的方法不一樣。
57、室外單元的射頻部分，中頻部分，乃至對室外單元進行監控的低頻電路部分往往采用部署在同一PCB上，請問對這樣的PCB在材質上有何要求？如何防止射頻，中頻乃至低頻電路互相之間的干擾？
混合電路設計是一個很大的問題。很難有一個完美的解決方案。
一般射頻電路在系統中都作為一個獨立的單板進行布局布線，甚至會有專門的屏蔽腔體。而且射頻電路一般為單面或雙面板，電路較為簡單，所有這些都是為了減少對射頻電路分布參數的影響，提高射頻系統的一致性。相對于一般的FR4材質，射頻電路板傾向與采用高Q值的基材，這種材料的介電常數比較小，傳輸線分布電容較小，阻抗高，信號傳輸時延小。在混合電路設計中，雖然射頻，數字電路做在同一塊PCB上，但一般都分成射頻電路區和數字電路區，分別布局布線。之間用接地過孔帶和屏蔽盒屏蔽。
58、對于射頻部分，中頻部分和低頻電路部分部署在同一PCB上，mentor有什么解決方案？
Mentor的板級系統設計軟件，除了基本的電路設計功能外，還有專門的RF設計模塊。
展開 低功耗射頻無線數據采集節點電路
節點硬件設計
節點電路總體設計
CC430F5137的供電電壓范圍為1.8～3.6 V，選程度用兩節7號電池來提供3 V的直流電壓。配合軟件的設置可以最大程度地降低功耗。系統的關鍵部分是射頻發送利用一個射頻的天線模塊，可以保證射頻通信的穩定性，此無線模塊由芯片的 RF_N和RF_P兩個引腳接入。另外根據射頻發送的需要，接入一個26 MHz晶振。
CC430F5137的P1.5、P1.6、P1.7引腳可以用于串口通信和SPI通信，使用這三個引腳作為串口調試，另外P1.1、P1.2、P1.3引腳可以用于SPI和I2C總線通信，這三個接口用來預留連接傳感器的芯片。系統的主電路圖如圖2所示。
地址設定電路
為了使每個節點的地址唯一，采用8位的撥碼開關SW進行地址設定。如圖3所示，可以由撥碼開關來設定終端節點的地址，可以設定255個不同的地址，每一個終端節點作為從設備向中繼節點發送數據，然后由中繼節點發送到用于網絡管理的主控MCU，完成無線傳感器網絡數據的傳送。
本文利用TI公司的CC430F5137芯片，采用射頻通信技術設計的無線數據采集節點，這種設計可以大大地減小系統的體積。本系統可以采集各種各樣的信號，能將采集到的數據安全穩定地傳送到中間數據采集點。設計中載波監聽功能和信道空閑評估功能改進的射頻發送函數，可以有效地提高多個節點同時發送數據時的抗干擾性。
展開 
《Ansys_微波射頻電路與系統-連接器》現已開放領取
射頻連接器的設計難點
1.1 連接器的設計挑戰
1.1.1 電磁設計
1.1.2 結構可靠性設計
1.1.3 散熱設計
1.2 連接器的電氣性能
1.3 電磁與熱及結構的多物理場耦合分析
2. ANSYS全面的連接器多物理場仿真解決方案
2.1 ANSYS多物理場概述
2.1.1 電磁場解決方案
2.1.2 熱/應力解決方案
2.1.3 流體動力學解決方案
3. 案例 – N型連接器的多物理場可靠性分析
3.1 仿真設計過程
3.2 建立多物理場仿真流程
3.2.1 熱仿真分析
3.2.2 熱性能分析結果
3.2.3 不同輸入功率下的溫升曲線
3.3 結構仿真
4. 案例 – 射頻直角接頭的電熱耦合分析
4.1 直角接頭的材料選用
4.2 設計要點:支撐介質
4.3 Teflon熱性能分析
4.4 Fluoroloy H熱性能分析
4.5 連接器熱性能
5. 案例 – AEDT平臺連接器的電熱耦合分析
5.3 AEDT平臺的電-熱材料定義
5.4 AEDT平臺的電-熱耦合仿真
6.
展開 干貨 | 射頻工程師應該了解的PCB知識，超詳細的70問答
高速數字電路中，為了提高信號質量，降低布線難度，一般采用多層板，分配專門的電源層，地層。
56、在布局、布線中如何處理才能保證 50M 以上信號的穩定性
高速數字信號布線，關鍵是減小傳輸線對信號質量的影響。因此，100M 以上的高速信號布局時要求信號走線盡量短。數字電路中，高速信號是用信號上升延時間來界定的。而 且 ，不 同種類的信號(如 TTL，GTL，LVTTL)，確保信號質量的方法不一樣。
57、室外單元的射頻部分，中頻部分，乃至對室外單元進行監控的低頻電路部分往往采用部署在同一 PCB 上，請問對這樣的 PCB 在材質上有何要求？如何防止射頻，中頻乃至低頻電路互相之間的干擾？
混合電路設計是一個很大的問題。很難有一個完美的解決方案。
一般射頻電路在系統中都作為一個獨立的單板進行布局布線，甚至會有專門的屏蔽腔體。而且射頻電路一般為單面或雙面板，電路較為簡單，所有這些都是為了減少對射頻電路分布參數的影響，提高射頻系統的一致性。
相對于一般的 FR4 材質，射頻電路板傾向與采用高 Q 值的基材，這種材料的介電常數比較小，傳輸線分布電容較小，阻抗高，信號傳輸時延小。在混合電路設計中，雖然射頻，數字電路做在同一塊 PCB 上，但一般都分成射頻電路區和數字電路區，分別布局布線。之間用接地過孔帶和屏蔽盒屏蔽。
58、對于射頻部分，中頻部分和低頻電路部分部署在同一 PCB 上，mentor 有什么解決方案？
Mentor 的板級系統設計軟件，除了基本的電路設計功能外，還有專門的 RF 設計模塊。
展開 采用升壓開關與補償電路均集成于器件內部于一體的射頻放大芯片-WT20-1809
射頻放大芯片（如低噪聲放大器LNA、功率放大器PA）的核心功能是通過放大高頻信號實現無線通信的穩定傳輸，其工作原理分為發射鏈路和接收鏈路兩部分。
一、發射鏈路（數字信號→射頻信號）：
調制與放大?：基帶數字信號經調制器加載到高頻載波（如5G的64QAM調制），再通過驅動放大器初步放大。
波與功率放大?：信號經帶通濾波器去除雜波后，進入功率放大器（PA）提升至天線發射功率（手機通常為1~23dBm）。
天線輸出?：放大后的信號通過天線開關切換至發射天線輻射至空中。
二、接收鏈路（射頻信號→數字信號）：
微弱信號接收?：天線接收的微弱射頻信號（低至-100dBm）經天線開關進入低噪聲放大器（LNA），在抑制噪聲的前提下放大至可處理水平（LNA增益≥15dB）。
混頻與解調?：放大后的信號與本地振蕩器產生的基準信號混頻，下變頻至中頻或基帶（如28GHz毫米波降至幾百MHz中頻），再經解調器還原為數字信號。
動態控制?：內置射頻控制器實時調整PA功率和LNA增益，優化不同環境下的信號穩定性。
由工采電子代理的韓國WellangWT20-1809是一款單通道低噪聲塊轉換調節器（LNBR）；專為模擬和數字衛星接收器設計，屬于單片式線性及開關電壓調節器，可用于通過同軸電纜向兩個LNB下轉換器提供穩定的功率和接口信號。
WT20-1809集成了升壓開關和補償電路，極大地簡化了系統架構，降低成本，同時保證了極低的噪聲和紋波值；采用符合I2C?標準的接口，工作頻率高達400 kHz，便于數據傳輸，同時設有音調控制引腳，可控制內部生成的22 kHz音調的開關，方便進行DiSEqC?音調編碼。
此外還提供了一整套故障寄存器，符合各種常見標準，包括過電流、熱關斷、低電壓和功率不良等。
展開 6/29 HFSS技術突破與應用場景更新——雷達天線與系統
此次會議講解HFSS在雷達天線與系統行業的某些典型應用場景下的突破性技術，比如基于3D Component技術實現更靈活更快速的大型陣列天線仿真，最新的網格融合技術大幅提升復雜跨尺度問題的網格剖分效率，應用場路協同仿真技術更準確評估射頻電路和天線的系統性能，以及對雷達天線罩問題進行多物理場仿真分析等，這些更新的仿真技術能解決傳統設計過程中面臨的巨大挑戰，幫助用戶更高效完成創新性產品研發。
