hfss绘制pcb
在 HFSS(高频结构仿真器)中直接 绘制 PCB 并不常见,因为 HFSS 主要用于 三维电磁场仿真,而非电路板设计。通常的做法是:
-
在专业的 PCB 设计软件中设计 PCB:
- 使用如 Altium Designer、Cadence Allegro、KiCad、Mentor Xpedition/PADS 等工具进行原理图设计和 PCB 布局布线。
- 这些工具专门用于创建精确的电路板几何形状、叠层结构、走线、过孔、焊盘、元件封装等。
-
将 PCB 设计导入 HFSS: 这是将 PCB 模型引入 HFSS 进行仿真的标准流程。主要有两种主流方式:
- 方法 A:使用 ECAD 接口 (Ansoft Links / EDB 扩展)
- 步骤:
- 安装接口: 确保在 HFSS 安装时选择了 *Ansoft Links for (Altium / Cadence / Mentor) 或 EDB Extensions** 组件。
- 打开 HFSS: 启动 HFSS。
- 导入 ECAD 文件:
- 在菜单栏选择:
File>Import>ECAD (IDF)或File>Open>ECAD Model(具体名称可能略有差异,取决于版本和接口类型)。 - 浏览并选择你的 PCB 设计软件输出的 中间格式文件:
- 对于 Altium Designer: 通常输出
.emn/.emp(IDF 3.0) 或.idf(IDF 2.0/4.0) 文件。在 Altium 中通过File>Export>IDF生成。 - 对于 Cadence Allegro: 通常输出
.mcm(Allegro 的中间格式) 或.emn/.emp。在 Allegro 中使用File>Export>IDF或特定插件。 - 对于 Mentor Xpedition/PADS: 通常输出
.emn/.emp。在 Xpedition 中使用File>Export>IDF。 - 对于 KiCad: 通过第三方插件或脚本导出
.emn/.emp。
- 对于 Altium Designer: 通常输出
- 在菜单栏选择:
- 配置导入选项:
- 在导入对话框中,设置:
- 导入的层范围 (Top, Bottom, Inner Layers)。
- 是否导入过孔 (Vias)、焊盘 (Pads)、走线 (Traces)、覆铜 (Copper Pours/Polygons)、丝印 (Silkscreen)、阻焊 (Solder Mask)。
- 单位 (通常为 mm 或 mil)。
- 关键:叠层设置 (Layer Stackup) - 确保导入正确的介电常数 (Dk, Permittivity)、损耗角正切 (Df, Loss Tangent)、介质厚度 (Thickness)、铜厚 (Copper Thickness)。有时需要在 HFSS 中手动核对或调整。
- 在导入对话框中,设置:
- 导入模型: 确认选项后点击导入按钮。HFSS 会将 PCB 几何结构转换为 3D 模型。
- 步骤:
- 方法 B:导入 ODB++ 文件
- 步骤:
- 从 PCB 设计软件导出 ODB++:
- 现代 PCB 设计软件 (Altium, Cadence, Mentor, KiCad via plugin) 通常支持导出
.tgz或文件夹格式的 ODB++ 文件。ODB++ 是一种更丰富、更标准的交换格式。
- 现代 PCB 设计软件 (Altium, Cadence, Mentor, KiCad via plugin) 通常支持导出
- 在 HFSS 中导入 ODB++:
- 在菜单栏选择:
File>Import>ODB++。 - 浏览并选择导出的 ODB++ 文件或文件夹。
- 在菜单栏选择:
- 配置导入选项:
- 类似于 ECAD 导入,选择需要导入的层、元素类型 (走线、过孔、焊盘、覆铜、阻焊等)。
- 核对和设置 叠层材料属性 (Dk, Df, Thickness)。ODB++ 通常能携带更多层叠信息,但仍需仔细检查。
- 从 PCB 设计软件导出 ODB++:
- 优势: ODB++ 通常比 IDF 包含更多信息(如钻孔、网络名、元件位置和3D模型),导入效果往往更好,是 Ansys 推荐的方式 (尤其是在较新版本中)。
- 步骤:
- 方法 A:使用 ECAD 接口 (Ansoft Links / EDB 扩展)
-
在 HFSS 中处理导入的 PCB 模型:
- 验证几何结构: 仔细检查导入的模型是否正确,有无缺失层、错误的走线、变形等问题。使用
View>Visibility控制各层和对象的显示。 - 验证材料属性: 在
Project Manager的Materials列表中,务必检查并正确设置每一层介质和导体的材料属性 (尤其是permittivity/Dk,dielectric loss tangent/Df,conductivity或loss tangentfor conductors)。 - 创建仿真区域 (Air Box / Radiation Boundary): 围绕 PCB 模型绘制一个足够大的空气盒子,并将其外表面设置为
Radiation边界条件 (或PML用于更精确的吸收),以模拟开放空间。 - 添加端口 (Ports): 在需要激励(如微带线、同轴连接器)或观察(差分对)的位置添加合适的端口(
Wave Port,Lumped Port)。 - 设置求解: 定义仿真频率范围、扫频类型、收敛标准等。
- 简化模型 (可选但推荐): 对于大型复杂 PCB,可能需要对模型进行简化以提高仿真效率:
- 移除无关的丝印、装配层。
- 简化或移除远离关注区域的覆铜形状。
- 移除不关心的过孔、焊盘或小走线段。
- 使用
Modeler>Surface>Heal或手动修复导入可能产生的微小缝隙或重叠问题(这些可能影响网格剖分)。
- 验证几何结构: 仔细检查导入的模型是否正确,有无缺失层、错误的走线、变形等问题。使用
总结与关键点:
- HFSS 不是 PCB 绘制工具: 请在专业的 ECAD 软件 (Altium, Cadence, Mentor, KiCad 等) 中设计和绘制你的 PCB。
- 导入是关键步骤: 使用 ECAD 接口 (导入
.emn/.emp,.idf,.mcm) 或更推荐的 ODB++ 导入 (.tgz或文件夹) 将设计好的 PCB 导入 HFSS。 - 仔细配置导入选项: 特别是导入哪些层/元素以及最关键的材料属性 (Dk, Df, 厚度)。导入后必须在 HFSS 的
Materials列表中手动检查和设置。 - 导入后处理必不可少: 验证几何正确性,设置边界条件和端口,考虑模型简化以提高效率。
- 关注叠层: PCB的性能很大程度上取决于叠层结构。确保在HFSS中设置的叠层(材料、厚度、铜厚)与你的实际设计或制造规范完全一致。
按照这个流程,你就可以将在专业 PCB 工具中设计的 PCB 模型成功导入 HFSS,并准备好进行三维电磁场仿真了。
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李伟
2021-04-07 08:53:52
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2020-07-17 17:27:02
HFSS求解器的主要特点
,求解的导体和介质模型表面的电流,由于HFSS-IE不需要另外绘制空气盒子并对其划分网格和计算,因此可以高效求解开发空间的辐射和散射问题,特别适合于计算大尺寸的开放域问题。
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