如何將HFSS仿真模型轉換為PCB圖

李劍 譚立容 蔡凌翔 尤振

摘要：在射頻微波行業，經常需要利用HFSS電磁仿真軟件對微波器件和天線等產品進行建模、仿真。但是無法根據HFSS文件直接加工制作PCB，所以需要將HFSS文件轉換成PCB文件。經過不斷探索得到了如下轉換步驟和方法：首先將HFSS軟件中的仿真模型導出Dxf文件，然后將Dxf文件經處理后導入到Altium軟件中，再放置焊盤、設置敷銅規則，對板子敷銅和設置過孔，最后成功得到對應的PCB文件。

關鍵詞：仿真模型;HFSS電磁仿真軟件;模型轉換;PCB圖;Altium軟件

中圖分類號：TG456? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：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軟件是一個商業化的三維結構電磁場仿真軟件，是在射頻微波業界廣泛用于三維微波器件和天線等設計和分析的專用軟件[1-2]。使用HFSS，可以計算微波器件和天線等的近遠場基本電磁場輻射數值解，得到端口特征阻抗、傳輸常數、S參數和器件性能參數等[3-4]。

Altium Designer軟件是Altium公司推出的一體化的電子產品開發系統，該軟件是原Protel軟件的延續，被各個PCB廠家廣泛使用。這套軟件具有原理圖設計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線和設計輸出等功能[5]。完成HFSS仿真模型之后，需要將仿真模型轉換成實物。但是大多數廠家無法根據HFSS文件直接加工制作PCB板實物，所以需要為設計者提供將HFSS文件轉換成PCB文件解決方案，使設計者可以輕松進行設計，提高設計的質量和效率。

2 轉換步驟

步驟一：用HFSS軟件導出Dxf文件

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

步驟二：將導出的.dxf文件再導入CAM350

由于從HFSS軟件中導出的AutoCAD DXF files文件無法正常導入到Altium designer里面，所以這里我們需要將導出的AutoCAD DXF files文件先導入CAM350軟件中，將文件轉化為標準的AutoCAD DXF files文件。首先打開CAM350軟件，在file中點開import，然后再點擊DXF，這樣就會進入如圖2的選擇文件界面。選擇先前我們導出的文件即可，并注意選擇和原仿真模型一致的單位mm。

導入文件之后我們還需要對圖像進行尺寸設置，如圖3，將單位設置成mm，然后調整精度。做完以上步驟之后，我們可以將文件導出為DXF文件了。

步驟三：將導出的AutoCAD DXF files文件導入到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pcb文件。然后將CAM350軟件得到的.dxf文件導入到pcb文件。導入過程中，我們需要將單位改成毫米，然后選擇一個定點（最好是零點）。然后PCB層選擇自己需要的層疊。在PCB層中可以設置板子的層疊。如下圖所示：

導入的設計圖如圖。

步驟四：對PCB文件進行鋪銅

在菜單欄中選中design，然后在列表中選中Netlist，進入Netlist。如圖6，添加新的網絡規則。

在閉合的鋪銅區域放置一個焊盤，如圖7，將焊盤的網絡改成我們之前設置的新網絡，將層設置為對應的需要敷銅的層（這里的焊盤尺寸盡量地小一點）

值得注意的是，每個要鋪銅的閉合圖形都需要放一個焊盤，才能鋪銅，如圖8所示。

還要注意設置銅皮與過孔之間距離，點擊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自己的需要修改尺寸（如圖9所示）。

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

此外，還要注意根據需要設置金屬化通孔，按照實際需求自行設置。

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中選擇的定點要一致。

3 總結

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

參考文獻：

[1] 程春霞，孫文方，蘇博.基于HFSS仿真的設計型天線實驗的研究[J].教育教學論壇，2018（23）：276-278.

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

[3] 文源.基于HFSS非均勻彎折天線仿真設計[J].電腦知識與技術，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].電氣電子教學學報，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].實驗室研究與探索，2016，35（12）：135-138.