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當(dāng)今基于評(píng)估板的RF設(shè)計(jì)原型制作需要大量的工程時(shí)間和資源，而結(jié)果可能仍然達(dá)不到最終系統(tǒng)在單個(gè)板上構(gòu)建完成后會(huì)具有的性能。使用X-Microwave模塊化系統(tǒng)制作RF設(shè)計(jì)原型，可以顯著減少測(cè)試RF信號(hào)鏈所需的時(shí)間和資源，一個(gè)下午就能構(gòu)建和測(cè)試最高60 GHz的干凈、可修改、接近PCB的原型。本文簡(jiǎn)要介紹了X-Microwave平臺(tái)及其優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于RF設(shè)計(jì)，典型的原型制作經(jīng)驗(yàn)是這樣的：為信號(hào)鏈中的每個(gè)元器件購(gòu)買(mǎi)評(píng)估板，使用RF線纜將這些板串在一起，粗略估計(jì)適當(dāng)布局的信號(hào)鏈要是構(gòu)建在單個(gè)生產(chǎn)PCB上會(huì)有怎樣的性能。由于評(píng)估板PCB走線較長(zhǎng)，并且涉及到大量布線和連接器，因此這種方法會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的插入損耗。由此得到的原型的上線測(cè)試過(guò)程也可能令人沮喪且耗時(shí)，因?yàn)槊總€(gè)評(píng)估板都有特定的電壓要求。RF器件需要多個(gè)具有特定電源軌上電時(shí)序電壓的情況也很常見(jiàn)，如果違反時(shí)序要求，器件可能會(huì)損壞。單單電源和RF線就可能造成巨大麻煩，如有電路板需要數(shù)字控制，事情會(huì)變得更加復(fù)雜。如果整個(gè)系統(tǒng)在首次開(kāi)啟時(shí)沒(méi)能像預(yù)期的那樣正常工作，那么調(diào)試很快就會(huì)變成耐心和毅力的磨煉。原型設(shè)計(jì)是RF工程界眾所周知的一個(gè)令人頭疼的問(wèn)題，更快速、更簡(jiǎn)單、更準(zhǔn)確的原型解決方案是X-Microwave。

想象如下場(chǎng)景：您剛剛完成了RF信號(hào)鏈的規(guī)劃。您走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，拿起零件，在60分鐘內(nèi)就在工作臺(tái)上制作出原型。您連接一個(gè)12 VDC電源、信號(hào)發(fā)生器和頻譜分析儀，首次通電后，您就測(cè)量到類(lèi)似PCB的性能，與仿真的差異在1 dB以?xún)?nèi)。對(duì)放大器的性能不滿意？用內(nèi)六角扳手花10分鐘就能換一個(gè)放大器，然后測(cè)試更新后的設(shè)計(jì)。

圖1. 一個(gè)完整的X-Microwave原型，包括電源和數(shù)字控制，由FMC-XMW橋接板、X-Microwave信號(hào)鏈和Raspberry Pi組成。

這就是X-Microwave提供的原型制作體驗(yàn)，它是一種模塊化RF原型制作平臺(tái)，不到一個(gè)小時(shí)就能輕松構(gòu)建可修改的信號(hào)鏈，無(wú)需任何專(zhuān)用工具。這些信號(hào)鏈由X-Microwave模塊（可連接的單IC RF板）組成，其生態(tài)系統(tǒng)中的器件支持高達(dá)60 GHz的頻率。RF連接處（即由六角螺釘固定的無(wú)焊觸點(diǎn)）穩(wěn)定且易于安裝。與評(píng)估板相比，該信號(hào)鏈的供電和數(shù)字控制要容易得多，控制板需要一個(gè)12 VDC電源，驅(qū)動(dòng)器可以是Raspberry Pi、FPGA或您選擇的其他驅(qū)動(dòng)器。X-Microwave模塊化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)快速信號(hào)鏈編輯，大幅縮短調(diào)試時(shí)間，并使原型保持緊湊、干凈和便攜。

X-Microwave解決方案

工程師可以利用X-Microwave獲得最終設(shè)計(jì)單PCB的性能，而原型制作的速度和可修改性則與評(píng)估板相當(dāng)。X-Microwave原型由小型單IC模塊組成，這些模塊可以串在一起形成信號(hào)鏈。從放大器到混頻器、開(kāi)關(guān)、PLL和VCO，X-Microwave生態(tài)系統(tǒng)擁有成千上萬(wàn)的RF模塊，可支持各種完整的信號(hào)鏈。每個(gè)RF模塊由單個(gè)RF IC（封裝器件或裸片）和實(shí)現(xiàn)最佳功能與匹配所需的周?chē)鸁o(wú)源元件組成。X-Microwave特別注意RF布局和設(shè)計(jì)，以確保器件性能盡可能接近數(shù)據(jù)手冊(cè)中的規(guī)格。在每個(gè)RF模塊上，接地的共面波導(dǎo)走線從IC延伸到模塊邊緣上的測(cè)試接頭。在這些測(cè)試接頭與相鄰模塊之間使用無(wú)焊接地-信號(hào)-接地(GSG)互連實(shí)現(xiàn)RF連接。這些互連非常類(lèi)似于連續(xù)PCB走線，與評(píng)估板的大連接相比，X-Microwave原型的整體性能可以更準(zhǔn)確地反映最終系統(tǒng)性能。X-Microwave的每個(gè)GSG跳線連接的插入損耗只有幾分之一dB，隨著信號(hào)鏈中器件數(shù)量的增加和所需互連的增多，X-Microwave和SMA鏈接的評(píng)估板之間的插入損耗差異會(huì)變得更加明顯。

圖2. X-Microwave信號(hào)鏈。

RF模塊一起安裝在原型板上，SMA探頭模塊連接到信號(hào)鏈的末端，以使RF信號(hào)輸入和輸出電路板。X-Microwave還有用于封閉RF模塊的板壁和蓋片，支持用戶(hù)模擬空腔效應(yīng)。

圖3. 一個(gè)偏置和控制模塊（底部）連接到一個(gè)RF模塊（頂部），未顯示原型板。

安裝在原型板底部的專(zhuān)用偏置和控制板提供電源和控制信號(hào)。每個(gè)有源RF X-Microwave模塊與專(zhuān)用的偏置和控制板配對(duì)，后者具有所需的電路來(lái)提供RF器件需要的穩(wěn)定電壓、上電時(shí)序和數(shù)字控制。偏置和控制板安裝到原型板的底部，位于其所支撐的RF板正下方，通過(guò)彈簧銷(xiāo)與上面的RF板進(jìn)行電氣連接。上電時(shí)序和偏置由這些專(zhuān)用模塊處理，原型設(shè)計(jì)人員可以專(zhuān)注于設(shè)計(jì)中真正重要的事情——RF性能。

X-Microwave原型的表現(xiàn)與最終設(shè)計(jì)更相似，而不是類(lèi)似于一串評(píng)估板，并且隨著RF鏈中器件數(shù)量的增加，這種差異變得更加明顯。利用X-Microwave原型驗(yàn)證設(shè)計(jì)后，您可以更有信心地開(kāi)展評(píng)估工作，最大限度地減少PCB迭代次數(shù)，加快開(kāi)發(fā)過(guò)程。

使用X-Microwave創(chuàng)建RF設(shè)計(jì)類(lèi)似于設(shè)計(jì)任何其他RF信號(hào)鏈。為了快速找到所需要的X-Microwave模塊，X-Microwave提供了器件搜索功能，您可以按照類(lèi)型、規(guī)格和制造商進(jìn)行篩選。如果您正在瀏覽IC制造商的網(wǎng)站，X-Microwave生態(tài)系統(tǒng)支持的器件的網(wǎng)頁(yè)上通常會(huì)顯示X-Microwave橫幅。

建議

傳統(tǒng)上，RF原型制作耗費(fèi)了過(guò)多的工程時(shí)間，帶來(lái)過(guò)多挫敗感，而X-Microwave（幾乎）解決了與常規(guī)評(píng)估板RF原型制作相關(guān)的一切痛苦。X-Microwave是當(dāng)今更快速、更準(zhǔn)確的原型設(shè)計(jì)流程，最高支持60 GHz，可實(shí)現(xiàn)更緊湊且易于修改的設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)化信號(hào)鏈調(diào)試和實(shí)驗(yàn)。當(dāng)與ADI公司的FMC-X-Microwave橋接板一起使用時(shí)，X-Microwave原型也非常便攜，只需一個(gè)12 VDC電源用于供電和一個(gè)Raspberry Pi進(jìn)行數(shù)字控制，每個(gè)信號(hào)鏈都能成為可以裝進(jìn)小鞋盒的演示品，設(shè)置時(shí)間比加載幻燈片所需的時(shí)間還短。比起當(dāng)前原型制作實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)這種性能水平所需成本更高是合乎情理的，但除了一次性啟動(dòng)成本外，使用X-Microwave進(jìn)行原型制作的成本常常與使用評(píng)估板構(gòu)建系統(tǒng)的成本相當(dāng)。即使不考慮工程時(shí)間縮短給最終效益帶來(lái)的好處，一些X-MWblocks實(shí)際上也比其對(duì)應(yīng)的評(píng)估板方案更經(jīng)濟(jì)。

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原文標(biāo)題：RF設(shè)計(jì)原型制作，這個(gè)絕佳方式值得掌握！

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