當(dāng)今基于評估板的RF設(shè)計(jì)原型設(shè)計(jì)需要大量的工程時(shí)間和資源，結(jié)果仍然可能缺乏最終系統(tǒng)在單個(gè)板上構(gòu)建的性能。使用 X-Microwave 模塊化系統(tǒng)對射頻設(shè)計(jì)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)原型設(shè)計(jì)，可以在一個(gè)下午內(nèi)構(gòu)建和測試干凈、可修改、接近 PCB 的 60 GHz 原型，從而大大減少測試射頻信號鏈所需的時(shí)間和資源。本文概述了 X-Microwave 平臺及其優(yōu)勢，以及入門的分步指南。

介紹

RF設(shè)計(jì)的典型原型設(shè)計(jì)體驗(yàn)包括為信號鏈中的每個(gè)組件購買評估（eval）板，并使用RF布線將電路板串在一起，從而粗略地估算信號鏈在正確布局后構(gòu)建在單個(gè)生產(chǎn)PCB上的性能。這種方法可能會因評估板較長的PCB走線以及大量的布線和連接器而產(chǎn)生顯著的插入損耗。由于每個(gè)評估板的特定電壓要求，由此產(chǎn)生的原型上線也可能令人沮喪且耗時(shí)。RF器件需要具有特定電源軌排序的多個(gè)電壓的情況也并不少見，如果違反這些電壓，可能會損壞元件。僅電源和射頻線就可以創(chuàng)建一個(gè)老鼠窩，如果任何電路板需要數(shù)字控制，事情就會變得更加復(fù)雜。如果整個(gè)系統(tǒng)在你第一次打開它時(shí)不起作用（好像！），調(diào)試很快就會退化為耐心和毅力的練習(xí)。原型設(shè)計(jì)是射頻工程界眾所周知的令人頭疼的問題——更快、更輕松、更準(zhǔn)確的原型設(shè)計(jì)解決方案是 X-Microwave 技術(shù)。

想象一下：您剛剛完成了RF信號鏈的規(guī)劃。你走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，拿起零件，在60分鐘內(nèi)在工作臺上構(gòu)建一個(gè)原型。您連接單個(gè) 12 V直流電源、信號發(fā)生器和頻譜分析儀，您在第一次通電時(shí)，就可以在仿真的分貝內(nèi)測量類似 PCB 的性能。對放大器的性能不滿意？使用六角扳手十分鐘，您將其換掉并測試更新的設(shè)計(jì)。

這就是X-Microwave 提供的原型設(shè)計(jì)體驗(yàn)，X-Microwave 是一個(gè)模塊化的射頻原型平臺，無需任何專用工具即可在一小時(shí)內(nèi)輕松構(gòu)建可修改的信號鏈。這些信號鏈由 X-Microwave 模塊（可連接的單 IC RF 板）組成，生態(tài)系統(tǒng)中有些器件支持高達(dá) 60 GHz 的頻率。射頻連接是由六角螺釘固定的無焊觸點(diǎn)，堅(jiān)固且易于安裝。與評估板相比，信號鏈更易于供電和數(shù)字控制，需要單個(gè)12 V直流為控制板和樹莓派、FPGA 或您選擇的其他驅(qū)動(dòng)程序供電。X-Microwave 模塊化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)快速信號鏈編輯，顯著縮短調(diào)試時(shí)間，并保持原型緊湊、干凈和便攜。

X微波解決方案

工程師可以使用X-Microwave 獲得最終設(shè)計(jì)單PCB的性能，同時(shí)具有評估板的原型制作速度和可修改性。X-Microwave 原型由小型單 IC 模塊組成，這些模塊可以串在一起以形成信號鏈。從放大器到混頻器、開關(guān)、PLL和VCO，X-Microwave 生態(tài)系統(tǒng)擁有數(shù)千個(gè)射頻模塊，可支持各種完整的信號鏈。每個(gè)單獨(dú)的RF模塊包括單個(gè)RF IC，可以是封裝部件，也可以是裸片，周圍有無源器件，以實(shí)現(xiàn)最佳功能和匹配。X-Microwave 特別注意射頻布局和設(shè)計(jì)，以確保器件的性能盡可能接近數(shù)據(jù)手冊規(guī)格。在每個(gè)RF模塊上，接地共面波導(dǎo)走線從IC延伸到模塊邊緣的發(fā)射。RF連接從這些發(fā)射到相鄰模塊使用無焊接地信號接地（GSG）互連。這些互連與連續(xù)的PCB走線非常相似，使X-Microwave 原型的整體性能比評估板的大型連接更準(zhǔn)確地表示最終系統(tǒng)性能。X-Microwave 的 GSG 跳線連接的每個(gè)插入損耗僅為幾分貝，隨著信號鏈中元件數(shù)量的增加和需要更多互連，X-Microwave 和 SMA 連接評估板之間的插入損耗差異變得更加明顯。

RF模塊一起安裝在原型板上，SMA探針塊連接到信號鏈的末端，以使RF信號進(jìn)出電路板。X-Microwave 還具有可用于封閉射頻模塊的墻壁和蓋子，使您可以模擬腔體效應(yīng)。

安裝在原型底部的專用偏置和控制板提供電源和控制信號。每個(gè)單獨(dú)的有源RF X-Microwave 模塊都與專用偏置和控制板配對，該板具有提供RF組件所需的穩(wěn)壓、電源排序和數(shù)字控制所需的電路。偏置和控制板直接連接到其支撐的射頻板下方的原型板底部，通過彈簧銷與上方的射頻板進(jìn)行電氣連接。由于這些專用模塊處理了電源排序和偏置，原型設(shè)計(jì)人員可以自由地專注于設(shè)計(jì)中真正重要的事情——RF性能。

X-Microwave 原型的行為比一串評估板更像終端設(shè)計(jì)，隨著射頻鏈中元件數(shù)量的增加，這種差異變得更加明顯。通過使用X-Microwave 原型驗(yàn)證設(shè)計(jì)，您可以對評估更有信心，最大限度地減少PCB迭代并加快開發(fā)過程。

整合一切：RF信號鏈原型設(shè)計(jì)

使用 X-Microwave 創(chuàng)建射頻設(shè)計(jì)類似于設(shè)計(jì)任何其他射頻信號鏈。為了快速找到您需要的X-Microwave 模塊，X-Microwave 具有組件搜索功能，可以按類型、規(guī)格和制造商進(jìn)行過濾。如果您正在查看IC制造商的網(wǎng)站，則X-Microwave 橫幅是生態(tài)系統(tǒng)支持的零件網(wǎng)頁上的典型特征。

選擇器件后，下一步是仿真建議的信號鏈。是德科技的 Genesys 軟件是一款射頻仿真工具，內(nèi)置了一個(gè)包含 X-Microwave 模型的庫。這些 X-Microwave 模型模擬 RF X 微波模塊從發(fā)射到發(fā)射的過程，無需解嵌跡線，與解嵌 IC 仿真相比，提高了 X-Microwave 板的仿真精度。廣泛的 X-Microwave 庫為許多沒有直接來自 IC 制造商的 Genesys 模型的部件提供了模型。?

在 Genesys 中運(yùn)行仿真并達(dá)到您滿意的性能后，是時(shí)候轉(zhuǎn)到 X-microwave 的布局工具了，您可以在一個(gè)小時(shí)內(nèi)完成整個(gè) RF 布局（包括添加功率！布局工具可以通過X-Microwave 在線訪問。RF工程師可以使用布局工具規(guī)劃原型板上信號鏈中X微波模塊的放置圖。放置射頻模塊后，只需單擊一個(gè)按鈕即可自動(dòng)添加偏置和控制板。信號鏈中使用的所有組件都會在右上角的物料清單 （BOM） 中實(shí)時(shí)更新，您還可以在其中找到導(dǎo)出 CSV 按鈕。.csv文件包含一個(gè)BOM，當(dāng)您準(zhǔn)備繼續(xù)訂購時(shí)，您可以將其發(fā)送給X-Microwave 以獲取正式報(bào)價(jià)。

除了構(gòu)成信號鏈所需的RF模塊、偏置和控制板外，您還會注意到BOM上還有一些額外的部件，這些部件需要電氣連接和機(jī)械安裝模塊。首先是原型板——它們有兩種尺寸出售，32 × 32 和 16 × 16，32 和 16 指的是 X-Microwave 網(wǎng)格單元或板上螺絲孔之間的間距。您還需要 GSG 跳線和錨。GSG跳線是小型，靈活的矩形電路，放置在接壤的RF塊的發(fā)射口上以形成RF連接。錨點(diǎn)擰入 GSG 跳線，以將它們固定在射頻塊上并確保連續(xù)的電氣連接。

將外部RF信號源連接到信號鏈中需要X微波探頭。有兩種不同的探頭可供選擇，2.92 mm和1.85 mm，具體取決于所使用的頻率。2.92毫米被宣傳為通過50 GHz良好，而1.85毫米被宣傳為性能高于X-Microwave 的67 GHz測試上限。您還需要螺釘將所有東西連接到原型板上。總共可以使用多達(dá)七種不同的螺釘長度，從用于連接偏置和控制板的最短螺釘長度到用于連接頂部蓋子的 X-Microwave 壁邊緣的最長螺釘長度。最后，連接所有部件所需的工具——用于擰緊螺釘?shù)?1/16 英寸六角扳手和將小東西放在小地方的鑷子。一旦您的射頻、偏置和控制模塊到達(dá)，請按照您使用 X-Microwave 在線布局工具制作的地圖將您的電路板組合在一起。

現(xiàn)在，在測試之前，您只需要為電路板供電并連接數(shù)字控制即可。要將電源和數(shù)字控制連接到偏置和控制板，AD-FMCXMWBR1-EBZ 橋接板是您的最佳選擇。它提供多達(dá) 8 條 GPIO 線路、2 條全 SPI 總線（每條總線有 8 條芯片選擇線）和 2 條全 I2C 總線。橋接板還提供兩種不同的數(shù)字控制模式：（1） 直接連接到橋接板的 Raspberry Pi，使用像幾行 Python 腳本一樣簡單的東西驅(qū)動(dòng)鏈，或者 （2） FPGA，通過橋板上的 FMC 連接器與 X-Microwave 信號鏈接口，支持在硬件原型的同時(shí)開發(fā)和測試近生產(chǎn)軟件。單 12 V直流連接到橋接板的電源為 X-Microwave 信號鏈提供七個(gè)不同的電壓軌，其中三個(gè)可通過電位計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。其他一些設(shè)置，包括橋板電平轉(zhuǎn)換器，可以使用跳線進(jìn)行選擇。最后，橋接板僅用兩根電纜連接到X-Microwave 原型，導(dǎo)致射頻實(shí)驗(yàn)室工作臺上明顯沒有雜亂無章 - 與香蕉電纜和鱷魚夾迷宮的通常狀態(tài)形成鮮明對比。橋接板采用了已經(jīng)緊湊干凈的X-Microwave RF原型，并為數(shù)字控制和電源增加了一個(gè)優(yōu)雅的解決方案，使整體最小的硬件解決方案尺寸非常便攜，非常適合演示和旅行。展示X-Microwave 原型所需的唯一附加設(shè)備是射頻源和射頻測量工具。

干凈的實(shí)驗(yàn)室工作臺和模塊化生態(tài)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)更快、更高效的調(diào)試，讓您以更少的麻煩和更少的工程時(shí)間投入生產(chǎn)。

結(jié)論

X-Microwave 是解決傳統(tǒng)評估板射頻原型設(shè)計(jì)（幾乎）所有痛苦的解決方案，傳統(tǒng)上，這門藝術(shù)所花費(fèi)的不僅僅是其公平的工程時(shí)間和挫折感。X-Microwave 是當(dāng)今更快、更精確的 60 GHz 原型設(shè)計(jì)流程，可實(shí)現(xiàn)更緊湊、更易于修改的設(shè)計(jì)，用于簡單的信號鏈調(diào)試和實(shí)驗(yàn)。X-Microwave 原型與ADI公司的FMC-X-微波橋接板配合使用時(shí)也非常便攜，只需要一個(gè)12 V直流電源供電和Raspberry Pi數(shù)字控制，使每個(gè)信號鏈都成為演示，可以放入一個(gè)小鞋盒中，并且設(shè)置時(shí)間比加載幻燈片所需的時(shí)間更短?？梢岳斫獾氖?，這種性能水平可能比當(dāng)前的原型設(shè)計(jì)實(shí)踐更昂貴，但除了一次性啟動(dòng)成本外，使用X-Microwave 進(jìn)行原型設(shè)計(jì)的成本通常與使用評估板構(gòu)建系統(tǒng)的成本相當(dāng)。一些 X-MWblock 實(shí)際上比它們的評估板同行更經(jīng)濟(jì)，甚至在考慮減少工程時(shí)間為您的底線帶來的好處之前。

審核編輯：郭婷