如何將HFSS仿真模型轉(zhuǎn)換為PCB圖

李劍 譚立容 蔡凌翔 尤振

摘要：在射頻微波行業(yè)，經(jīng)常需要利用HFSS電磁仿真軟件對(duì)微波器件和天線等產(chǎn)品進(jìn)行建模、仿真。但是無法根據(jù)HFSS文件直接加工制作PCB，所以需要將HFSS文件轉(zhuǎn)換成PCB文件。經(jīng)過不斷探索得到了如下轉(zhuǎn)換步驟和方法：首先將HFSS軟件中的仿真模型導(dǎo)出Dxf文件，然后將Dxf文件經(jīng)處理后導(dǎo)入到Altium軟件中，再放置焊盤、設(shè)置敷銅規(guī)則，對(duì)板子敷銅和設(shè)置過孔，最后成功得到對(duì)應(yīng)的PCB文件。

關(guān)鍵詞：仿真模型;HFSS電磁仿真軟件;模型轉(zhuǎn)換;PCB圖;Altium軟件

中圖分類號(hào)：TG456? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：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軟件是一個(gè)商業(yè)化的三維結(jié)構(gòu)電磁場(chǎng)仿真軟件，是在射頻微波業(yè)界廣泛用于三維微波器件和天線等設(shè)計(jì)和分析的專用軟件[1-2]。使用HFSS，可以計(jì)算微波器件和天線等的近遠(yuǎn)場(chǎng)基本電磁場(chǎng)輻射數(shù)值解，得到端口特征阻抗、傳輸常數(shù)、S參數(shù)和器件性能參數(shù)等[3-4]。

Altium Designer軟件是Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，該軟件是原Protel軟件的延續(xù)，被各個(gè)PCB廠家廣泛使用。這套軟件具有原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線和設(shè)計(jì)輸出等功能[5]。完成HFSS仿真模型之后，需要將仿真模型轉(zhuǎn)換成實(shí)物。但是大多數(shù)廠家無法根據(jù)HFSS文件直接加工制作PCB板實(shí)物，所以需要為設(shè)計(jì)者提供將HFSS文件轉(zhuǎn)換成PCB文件解決方案，使設(shè)計(jì)者可以輕松進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。

2 轉(zhuǎn)換步驟

步驟一：用HFSS軟件導(dǎo)出Dxf文件

在HFSS軟件中選擇要導(dǎo)出的平面圖，然后在菜單欄中點(diǎn)開modeler，在選項(xiàng)欄中點(diǎn)export選項(xiàng)（圖1）。然后將模型導(dǎo)出為AutoCAD DXF files類型的文件。

步驟二：將導(dǎo)出的.dxf文件再導(dǎo)入CAM350

由于從HFSS軟件中導(dǎo)出的AutoCAD DXF files文件無法正常導(dǎo)入到Altium designer里面，所以這里我們需要將導(dǎo)出的AutoCAD DXF files文件先導(dǎo)入CAM350軟件中，將文件轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的AutoCAD DXF files文件。首先打開CAM350軟件，在file中點(diǎn)開import，然后再點(diǎn)擊DXF，這樣就會(huì)進(jìn)入如圖2的選擇文件界面。選擇先前我們導(dǎo)出的文件即可，并注意選擇和原仿真模型一致的單位mm。

導(dǎo)入文件之后我們還需要對(duì)圖像進(jìn)行尺寸設(shè)置，如圖3，將單位設(shè)置成mm，然后調(diào)整精度。做完以上步驟之后，我們可以將文件導(dǎo)出為DXF文件了。

步驟三：將導(dǎo)出的AutoCAD DXF files文件導(dǎo)入到Altium designer

打開Altium designer軟件，并在文件下建立project。并在project文件下建立一個(gè)pcb文件。然后將CAM350軟件得到的.dxf文件導(dǎo)入到pcb文件。導(dǎo)入過程中，我們需要將單位改成毫米，然后選擇一個(gè)定點(diǎn)（最好是零點(diǎn)）。然后PCB層選擇自己需要的層疊。在PCB層中可以設(shè)置板子的層疊。如下圖所示：

導(dǎo)入的設(shè)計(jì)圖如圖。

步驟四：對(duì)PCB文件進(jìn)行鋪銅

在菜單欄中選中design，然后在列表中選中Netlist，進(jìn)入Netlist。如圖6，添加新的網(wǎng)絡(luò)規(guī)則。

在閉合的鋪銅區(qū)域放置一個(gè)焊盤，如圖7，將焊盤的網(wǎng)絡(luò)改成我們之前設(shè)置的新網(wǎng)絡(luò)，將層設(shè)置為對(duì)應(yīng)的需要敷銅的層（這里的焊盤尺寸盡量地小一點(diǎn)）

值得注意的是，每個(gè)要鋪銅的閉合圖形都需要放一個(gè)焊盤，才能鋪銅，如圖8所示。

還要注意設(shè)置銅皮與過孔之間距離，點(diǎn)擊design，然后選中rules，在出來的菜單欄中選中clearance，最后將銅皮與過孔距離根據(jù)自己的需要修改尺寸（如圖9所示）。

然后對(duì)板子進(jìn)行敷銅，按照需要的敷銅密度可選擇三種（Soild，Hatched，None）。將圖中的層設(shè)置成自己需要敷銅的層，鏈接到網(wǎng)絡(luò)設(shè)置成我們之前創(chuàng)建的新網(wǎng)絡(luò)。敷銅完畢后，再把之前在圖8中放置的焊盤刪除掉。

此外，還要注意根據(jù)需要設(shè)置金屬化通孔，按照實(shí)際需求自行設(shè)置。

完成單面的敷銅后，若是雙面PCB板，另一面的敷銅步驟和以上步驟一樣，只是這兩面的敷銅在圖4中選擇的定點(diǎn)要一致。

3 總結(jié)

目前，不少工程師只知道從HFSS文件中導(dǎo)出CAD，而不知道如何將HFSS軟件中的仿真模型轉(zhuǎn)換成Altium Designer軟件中的PCB板。以上介紹能將HFSS仿真模型轉(zhuǎn)換成PCB板，再交付廠家制作，是產(chǎn)品加工非常重要的一步。

參考文獻(xiàn)：

[1] 程春霞，孫文方，蘇博.基于HFSS仿真的設(shè)計(jì)型天線實(shí)驗(yàn)的研究[J].教育教學(xué)論壇，2018（23）：276-278.

[2] 楊超，廖鵬，舒曉霞.HFSS電磁仿真技術(shù)在電子通信特色專業(yè)中的應(yīng)用及推廣[J].西南科技大學(xué)高教研究，2017，33（2）：72-75.

[3] 文源.基于HFSS非均勻彎折天線仿真設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2017，13（9）：232-233.

[4] 張照鋒，譚立容，袁迎春.基于HFSS仿真的“電波與天線”課程改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2017，39（2）：60-62+69.

[5] 沈培鋒，張德偉.Altium Designer軟件使用技巧及常見問題探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016，35（12）：135-138.