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标题 如何将HFSS仿真模型转换为PCB图
范文

    李剑 谭立容 蔡凌翔 尤振

    

    

    

    摘要:在射频微波行业,经常需要利用HFSS电磁仿真软件对微波器件和天线等产品进行建模、仿真。但是无法根据HFSS文件直接加工制作PCB,所以需要将HFSS文件转换成PCB文件。经过不断探索得到了如下转换步骤和方法:首先将HFSS软件中的仿真模型导出Dxf文件,然后将Dxf文件经处理后导入到Altium软件中,再放置焊盘、设置敷铜规则,对板子敷铜和设置过孔,最后成功得到对应的PCB文件。

    关键词:仿真模型;HFSS电磁仿真软件;模型转换;PCB图;Altium软件

    中图分類号:TG456? ? ? 文献标识码:A? ? ? 文章编号:1009-3044(2019)01-0245-03

    How to Convert the HFSS Simulation Model to a PCB Diagram

    LI Jian, TAN Li-rong, CAI Ling-xiang, YOU Zhen

    (Nanjing College of Information Technology, Nanjing 210023, China)

    Abstract: In RF microwave industry, HFSS electromagnetic simulation software is often used to model and simulate microwave devices and antennas. But most manufacturers cannot process PCB directly according to HFSS file, so it is necessary to convert HFSS file into PCB file. Through the continuous exploration, the conversion steps and methods are obtained. First, the simulation model in HFSS software is exported to Dxf file, then the Dxf file is imported into Altium software after being processed, then the placement of pad and the setting of the copper cladding rules need to be done, and then the copper cladding and hole setting are put on the board. Finally, the corresponding PCB file is successfully obtained.

    Key words: simulation model; HFSS electromagnetic simulation software; model transformation; PCB diagram; Altium software

    1 引言

    HFSS软件是一个商业化的三维结构电磁场仿真软件,是在射频微波业界广泛用于三维微波器件和天线等设计和分析的专用软件[1-2]。使用HFSS,可以计算微波器件和天线等的近远场基本电磁场辐射数值解,得到端口特征阻抗、传输常数、S参数和器件性能参数等[3-4]。

    Altium Designer软件是Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统,该软件是原Protel软件的延续,被各个PCB厂家广泛使用。这套软件具有原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线和设计输出等功能[5]。完成HFSS仿真模型之后,需要将仿真模型转换成实物。但是大多数厂家无法根据HFSS文件直接加工制作PCB板实物,所以需要为设计者提供将HFSS文件转换成PCB文件解决方案,使设计者可以轻松进行设计,提高设计的质量和效率。

    2 转换步骤

    步骤一:用HFSS软件导出Dxf文件

    在HFSS软件中选择要导出的平面图,然后在菜单栏中点开modeler,在选项栏中点export选项(图1)。然后将模型导出为AutoCAD DXF files类型的文件。

    步骤二:将导出的.dxf文件再导入CAM350

    由于从HFSS软件中导出的AutoCAD DXF files文件无法正常导入到Altium designer里面,所以这里我们需要将导出的AutoCAD DXF files文件先导入CAM350软件中,将文件转化为标准的AutoCAD DXF files文件。首先打开CAM350软件,在file中点开import,然后再点击DXF,这样就会进入如图2的选择文件界面。选择先前我们导出的文件即可,并注意选择和原仿真模型一致的单位mm。

    导入文件之后我们还需要对图像进行尺寸设置,如图3,将单位设置成mm,然后调整精度。做完以上步骤之后,我们可以将文件导出为DXF文件了。

    步骤三:将导出的AutoCAD DXF files文件导入到Altium designer

    打开Altium designer软件,并在文件下建立project。并在project文件下建立一个pcb文件。然后将CAM350软件得到的.dxf文件导入到pcb文件。导入过程中,我们需要将单位改成毫米,然后选择一个定点(最好是零点)。然后PCB层选择自己需要的层叠。在PCB层中可以设置板子的层叠。如下图所示:

    导入的设计图如图。

    步骤四:对PCB文件进行铺铜

    在菜单栏中选中design,然后在列表中选中Netlist,进入Netlist。如图6,添加新的网络规则。

    在闭合的铺铜区域放置一个焊盘,如图7,将焊盘的网络改成我们之前设置的新网络,将层设置为对应的需要敷铜的层(这里的焊盘尺寸尽量地小一点)

    值得注意的是,每个要铺铜的闭合图形都需要放一个焊盘,才能铺铜,如图8所示。

    还要注意设置铜皮与过孔之间距离,点击design,然后选中rules,在出来的菜单栏中选中clearance,最后将铜皮与过孔距离根据自己的需要修改尺寸(如图9所示)。

    然后对板子进行敷铜,按照需要的敷铜密度可选择三种(Soild,Hatched,None)。将图中的层设置成自己需要敷铜的层,链接到网络设置成我们之前创建的新网络。敷铜完毕后,再把之前在图8中放置的焊盘删除掉。

    此外,还要注意根据需要设置金属化通孔,按照实际需求自行设置。

    完成单面的敷铜后,若是双面PCB板,另一面的敷铜步骤和以上步骤一样,只是这兩面的敷铜在图4中选择的定点要一致。

    3 总结

    目前,不少工程师只知道从HFSS文件中导出CAD,而不知道如何将HFSS软件中的仿真模型转换成Altium Designer软件中的PCB板。以上介绍能将HFSS仿真模型转换成PCB板,再交付厂家制作,是产品加工非常重要的一步。

    参考文献:

    [1] 程春霞,孙文方,苏博.基于HFSS仿真的设计型天线实验的研究[J].教育教学论坛,2018(23):276-278.

    [2] 杨超,廖鹏,舒晓霞.HFSS电磁仿真技术在电子通信特色专业中的应用及推广[J].西南科技大学高教研究,2017,33(2):72-75.

    [3] 文源.基于HFSS非均匀弯折天线仿真设计[J].电脑知识与技术,2017,13(9):232-233.

    [4] 张照锋,谭立容,袁迎春.基于HFSS仿真的“电波与天线”课程改革[J].电气电子教学学报,2017,39(2):60-62+69.

    [5] 沈培锋,张德伟.Altium Designer软件使用技巧及常见问题探讨[J].实验室研究与探索,2016,35(12):135-138.

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更新时间:2024/12/23 3:41:04