HFSS天线模型转PCB
如何将HFSS仿真模型转换为PCB图
如何将HFSS仿真模型转换为PCB图作者：李剑谭立容蔡凌翔尤振来源：《电脑知识与技术》2019年第01期摘要：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）01-0245-03How to Convert the HFSS Simulation Model to a PCB DiagramLI 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 software1 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]。
CST模型和HFSS模型相互转换的步骤
CST模型和HFSS模型相互转换的步骤A++资源N002——CST 模型和HFSS 模型相互转换通过本⽂档，你也可以学到如何将HFSS 模型转换到PCB 加⼯版图，就是HFSS--CST--CAM350--PCB ，参见A++资源N001——如何将CST 模型转化为PCB 版图，⾄于为什么这样，这是因为HFSS 本⾝如果直接往PCB ⾥⾯转化，默认每次只能导出⼀层，但是CST 可以同时导出多层，因此建议先将HFSS 结构导⼊CST 中，再转化为PCB 版图。
⽬录第1章使⽤软件环境 ............................................................................................................... 21.1CST2011（CST STUDIO SUITE ） ............................................................................ 21.2HFSS 13 ........................................................................................................................ 2第2章CST 导⼊HFSS .............................................................................................................. 22.1图1 原始CST 模型结构图1 ....................................................................................... 22.2图2 原始CST 模型结构导出sat 过程 .......................................................................... 22.3图3 原始CST 模型结构导出sat 过程并另存为csttohfss ............................................ 32.4图4 打开⼀个新的HFSS ⼯程 .................................................................................... 32.5图5 HFSS 中导⼊由CST 导出的sat ⽂件 ...................................................................... 42.6图6 HFSS 中导⼊由CST 导出的sat ⽂件 ...................................................................... 42.7图7 HFSS 中导⼊由CST 导出的sat ⽂件 ................................................................... 52.8图8 HFSS 中导⼊由CST 导出的sat ⽂件后的hfss 模型 ............................................ 5第3章HFSS 导⼊CST .............................................................................................................. 63.1图9 HFSS 原始模型结构图 ......................................................................................... 63.2图10 HFSS 原始模型导出sat ⽂件 ............................................................................... 73.3图11 HFSS 原始模型导出sat ⽂件 ............................................................................... 73.4图12 HFSS 原始模型导出sat ⽂件设置 ....................................................................... 73.5图13 CST 打开⼀个新⼯程 ......................................................................................... 83.6图14 CST 导⼊HFSS 导出的sat ⽂件 ............................................................................ 83.7图15 选择导⼊HFSS 导出的sat ⽂件 .......................................................................... 93.8 图16导⼊HFSS 导出的sat ⽂件 .. (9)A++第1章使⽤软件环境1.1 CST2011（CST STUDIO SUITE ）1.2 HFSS 13如果采⽤其他版本的软件也是可以的，不同版本的相关设置和步骤基本是⼀样的第2章 CST 导⼊HFSS2.1 图1 原始CST 模型结构图1此处通过不同视⾓展⽰本教程使⽤的CST 模型结构。
CST模型和HFSS模型相互转换的步骤
A++资源N002——CST 模型和HFSS 模型相互转换通过本文档，你也可以学到如何将HFSS 模型转换到PCB 加工版图，就是HFSS--CST--CAM350--PCB ，参见A++资源N001——如何将CST 模型转化为PCB 版图，至于为什么这样，这是因为HFSS 本身如果直接往PCB 里面转化，默认每次只能导出一层，但是CST 可以同时导出多层，因此建议先将HFSS 结构导入CST 中，再转化为PCB 版图。
目 录第1章使用软件环境 ............................................................................................................... 21.1CST2011（CST STUDIO SUITE ） ............................................................................ 21.2HFSS 13 ........................................................................................................................ 2第2章CST 导入HFSS .............................................................................................................. 22.1图1 原始CST 模型结构图1 ....................................................................................... 22.2图2 原始CST 模型结构导出sat 过程 .......................................................................... 22.3图3 原始CST 模型结构导出sat 过程并另存为csttohfss ............................................ 32.4图4 打开一个新的HFSS 工程 .................................................................................... 32.5图5 HFSS 中导入由CST 导出的sat 文件 ...................................................................... 42.6图6 HFSS 中导入由CST 导出的sat 文件 ...................................................................... 42.7图7 HFSS 中导入由CST 导出的sat 文件 ................................................................... 52.8图8 HFSS 中导入由CST 导出的sat 文件后的hfss 模型 ............................................ 5第3章HFSS 导入CST .............................................................................................................. 63.1图9 HFSS 原始模型结构图 ......................................................................................... 63.2图10 HFSS 原始模型导出sat 文件 ............................................................................... 73.3图11 HFSS 原始模型导出sat 文件 ............................................................................... 73.4图12 HFSS 原始模型导出sat 文件设置 ....................................................................... 73.5图13 CST 打开一个新工程 ......................................................................................... 83.6图14 CST 导入HFSS 导出的sat 文件 ............................................................................ 83.7图15 选择导入HFSS 导出的sat 文件 .......................................................................... 93.8 图16导入HFSS 导出的sat 文件 .. (9)A++第1章 使用软件环境1.1 CST2011（CST STUDIO SUITE ）1.2 HFSS 13如果采用其他版本的软件也是可以的，不同版本的相关设置和步骤基本是一样的第2章 CST 导入HFSS2.1 图1 原始CST 模型结构图1此处通过不同视角展示本教程使用的CST 模型结构。
PCB天线设计_基于HFSS15.0
PCB天线设计_基于HFSS15.0PCB天线设计及HFSS仿真分析⼀、PCB天线简介：（1）概念：PCB天线顾名思义就是指印制在PCB电路板上的天线，其具有制造简单和成本低等优点，⼴泛应⽤于蓝⽛(Bluetooth)、WiFi、⽆线⿏标、Zigbee等近距离⽆线设备中。
（2）天线的发展历程即其发展的主要原因：1、天线发展史：半波偶极⼦天线->单极⼦天线其中，单极⼦天线包括：倒L天线、蛇形倒L天线、倒F天线和蛇形倒F天线；2、半波偶极⼦天线：全向天线2.15dB（双向，天线总长为⼯作波长的1/2，且（在馈点处）上下对称【各为⼯作波长的1/4】）；3、单极⼦天线：长度为半波偶极⼦天线的⼀半，即天线总长为⼯作波长的1/4（故辐射空间为半波偶极⼦天线的⼀半、输⼊阻抗减⼩⼀半）为减⼩单极⼦天线的尺⼨（缩⼩占⽤PCB板的空间），单极⼦天线⼜可设计为：倒L天线（ILA）->蛇形倒L天线（MILA）【其占⽤空间更⼩】（他们的长度则不⼀定就是标准的⼯作波长的1/4，需结合实际，仿真分析，调试）4、倒F天线：（由于倒L天线的输⼊阻抗不好调节->引出倒F天线），也属于单极⼦天线的⼀种。
（注：天线标准输⼊阻抗为50欧姆）天线的阻抗分布规律：输⼊端最⼩，末端最⼤故：在天线输⼊阻抗为50欧姆的地⽅引出⼀个馈点，即实现了把天线的输⼊阻抗控制在标准的50欧姆倒L天线->倒F天线（调节输⼊阻抗）->蛇形倒F天线（缩⼩占⽤PCB的空间）5、天线的⼯作频率决定性因素是天线长度（决定性因素），天线长度应介于介质波长的1/4和⾃由空间波长的1/4 之间；6、影响天线质量的主要因素：PCB板材（FR4）、PCB板厚、PCB板参考地⾯的尺⼨、天线⾛线的宽度、天线位置、外壳故不能直接复制别⼈的天线，需进⾏仿真分析和设计具体查看lec02.pdf……⼆、⽤HFSS设计实例即具体操作：现以2.4GHZ ISM （⼯作频段为2.4G HZ ~ 2.4835G HZ）Bluetooth/Wifi PCB天线为例，取其中⼼频率为2.45G HZ。
如何将天线ADS版图转换成Protel的PCB图
如何将天线ADS版图转换成Protel的PCB图
谭立容;顾斌
【期刊名称】《电脑知识与技术》
【年(卷),期】2009(005)026
【摘要】采用先进的射频仿真软件ADS(Advanced Design System)可以方便有效地设计诸如微带天线之类的平面结构天线.完成ADS版图设计后,由于大多数PCB产家并不能直接根据ADS版图制版,需要把ADS版图转换到Protel PCB图,这是个难点.经过探索总结,可将ADS版图转换成Gerber文件,再用Protel将Gerber文件导入到PCB后,再铺铜.对于简单天线图案可手工铺铜,但对于复杂图案就比较难手工铺铜了.经过大量实践总结了一套方法可以实现复杂天线图案的自动铺铜.
【总页数】2页(P7518-7519)
【作者】谭立容;顾斌
【作者单位】南京信息职业技术学院,江苏,南京,211146;南京信息职业技术学院,江苏,南京,211146
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.一个基于Protel PCB版图文件接口的激光直写微加工CAM系统 [J], 曹宇;曾晓雁;李祥友
2.用Protel99设计PCB版图入门精要 [J], 韩振雷
3.如何将电气控制电路图转换成为可编程序控制梯形图 [J], 陈吉祥
4.Protel99在电路图及PCB图绘制中的应用 [J], 高洪民;费元春;汪渤
5.Protel for DOS的PCB文件转换成Gerber文件 [J], 姚克辛
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HFSS PCB天线设计教程讲义——第2讲
PCB 天线设计和HFSS仿真分析实例视频培训课程第二讲：PCB天线原理和设计概述主讲:李明洋课程网址:/eda/hfss.htmlPCB天线简介PCB天线顾名思义就是指印制在PCB电路板上的天线，其具有制造简单和成本低等优点，广泛应用于蓝牙(Bluetooth)、WiFi、无线鼠标、Zigbee等近距离无线设备中微波EDA网()PCB天线的发展衍变——单极子天线半波偶极子天线•方向性：2.15dB•输入阻抗：73.2欧姆单极子天线•方向性：2.15dB+3dB•输入阻抗：37.6欧姆H +l≈λ/4 ILA——Inverted-L Antenna微波EDA网()PCB天线的发展衍变——倒L天线ILA——Inverted-L Antenna MILA——Meader-line Inverted-L Antenna 微波EDA网()PCB天线的发展衍变——倒F天线ILA——Inverted-L Antenna IFA——Inverted-F Antenna MILA——Meader-line Inverted-F Antenna 微波EDA网()PCB天线设计考量天线工作频率的决定因素是天线的长度，天线长度介于1/4介质波长和1/4自由空间波长之间，具体尺寸需要仿真分析确定，或者根据实际调试结果确定其他影响因素•PCB板材（通常都是FR4，Er≈4.4）•PCB板厚•PCB板参考地平面的尺寸•天线走线的宽度•天线位置•外壳微波EDA网()HFSS 设计环境软件版本•HFSS v15.0求解类型（Solution Type）•Driven Terminal激励类型•Lumped port背景边界条件•Radiation微波EDA网()微波EDA网()。
HFSS CST转换为Protel进行加工PCB板过程
1、HFSS模型的建立保存（CST导出的DXF步骤类似）由于dxf文件是2维模型，所需加工模型需位于XOY平面上，而且去除基板空气盒等，在此还有一个缺陷，不能在模型内部有封闭的缝隙导出为.dxf文件2、dxf文件导入ADS软件新建一个工程或是打开已有的工程，打开layout文件，点击import，设置如下图：这里layers file name 必须选择一个存在的.lay文件，可以从example文件夹里随便复制一个这时，可以选择more options选项，查看并修改单位，这里导入的.dxf文件不能在中文路径下，preview选项可以预览导入的图形3、ADS里导出gerber文件1、在ADS2009的layout窗口中，设置原点，Edit-Modify-Set Origin，将原点设置在版图左下方。
2、将版图Export成Gerber文件，路径不变，保存在$工程文件$/mfg/$设计文件名$/gerber 下，同时选中view file after export。
点击OK。
3、在弹出窗口Pre-production Editor中，选择File-Save as，输入你想要保存的文件名，选择DXF AutoCAD2000格式。
点击Save，弹出窗口Options，4、Cam350打开dxf打开Cam350，选择File-Import-DXF。
将刚才生成的DXF文件导入，注意要选中Polygon Setting下面的Fill Closed Polylines将覆铜生成。
点击OK。
在菜单栏设置里选择unit修改单位在Cam350下，Export-DXF5、Autium designer导入dxf保存为.pcbdoc，至此结束。
一种PCB天线仿真工具HFSS简介
一种PCB天线仿真工具HFSS简介引言随着无线射频技术和电子电路技术的发展，射频模块的体积变的越来越小，高精密度，高性能的射频电路设计和高发射增益天线越来越收到行业内的重视。
由此，一种可靠的功能强大的天线仿真软件应运而生——HFSS天线仿真软件。
通过设计2.4G天线为例子，简单了解到HFSS软件设计天线的整个过程。
1、估算天线长度①已知工作频率（2.4~2.4835Ghz）,中心频率取2.45Ghz②已知PCB板信息，分别包括介质材料是FR4,Er = 4.4、板厚1mm、天线走线宽1.6mm、PCB板尺寸65*40mm、参考地大小40*40mm。
由①②得到天线总长度= 2.4Ghz时1/4自由空间波长和1/4个FR4介质波长的中间值也就是[ (3 * 10^8) / (2.45 * 10^9) / 4 +122 / (√4.4) / 4 ] / 2 =22.7mm由于是倒L天线，所以其中垂直长度8mm，水平长度14.7mm2、创建参数化模型a. 打开软件新建一个HFSS工程，并且命名为ILA，插入HFSSDesign，设置仿真方式DrivenTerminal，工程单位为mm。
如下图1。
图1b.定义各种设计变量的名称和对应的参考值如下图2图2c.重复b操作设置另外一些需要设置的天线信息变量。
得到图3。
图33、设置扫描条件在设置HFSS扫描条件之前，我们一般是先要设置天线的辐射端口，辐射端口默认阻抗为50欧姆（国际标准），在设置好端口之后就要设置仿真的辐射边界，辐射边界取1/4工作波长。
然后就可以设置其扫描条件，这个天线的中心频点是2.45G,为了节约仿真时间扫描的起始段设为2Ghz到3Ghz，扫描间隔为0.01Ghz。
设置完所有量就得到下图4了。
图44、分析结果，优化设计我们进行单一长度的参数扫描分析。
得到图5，显然由图5可以看出我们所设置的天线长度最佳的工作频率是在2.65Ghz左右，这并不是我们想要的。
如何将HFSS CST和ADS微带版图导入dxp PCB制版
如何将HFSS/CST/ADS微带工程文件导入dxp PCB制版
需要的软件：HFSS v12；CST2009；ADS2009；CAM350 v10.5 (以我自己使用的版本为例)
，
2.CST导入ADS2009
在CST中选中微带线(只选表层电路)，选择File‐>Export‐>DXF，生成DXF文件；然后打开ADS2009，新建工程‐>新建layout文件，然后File‐>Import‐>DXF/DWG, 选择刚才生成的DXF文件，就能导入ADS了。
3.ADS版图导入CAM350
首先在ADS版图中，选择Edit‐>Modify‐>Set Origin, 在版图的左下方选中一点，离版图有一定距离，否则导出的版图在CAM350中可能会不完整。
然后选择File‐>Export‐>DXF/DWG，保存DXF文件。
打开CAM350，新建工程，选择File‐>Import‐>DXF，就能导入刚才生成的DXF文件了。
如下图所示，注意import unit 选择mm（因为ADS、HFSS和CST中版图都是mm单位），上面的scale factor是1:1，否则会有尺寸变化！！把fill closed polylines选中，这样导进去的dxf文件就不会只有边框线了，而是填充好的微带！！
Ps：CST导出的DXF文件也能直接导入CAM350，然后再Export成DXF文件。
之所以要经过CAM350这一步，是由于PCB软件dxp只能识别由CAM350导出的dxf文件。
但是HFSS导出的DXF文件，CAM350无法识别，所以HFSS模型还是先导入CST，再导出DXF 吧。
基于HFSS的不同形状微带贴片天线的仿真设计
基于HFSS的不同形状微带贴片天线的仿真设计一、本文概述随着无线通信技术的快速发展，天线作为无线通信系统的关键组成部分，其性能对整个系统的性能具有决定性的影响。
微带贴片天线作为一种常见的天线类型，因其体积小、重量轻、易于集成和制造成本低等优点，在无线通信、雷达、卫星通信等领域得到了广泛应用。
微带贴片天线的性能受到其形状、尺寸、介质基板等因素的影响，如何设计出具有优良性能的微带贴片天线成为了研究的热点。
本文旨在利用高频结构仿真器（HFSS）这一强大的电磁仿真工具，对不同形状微带贴片天线的性能进行仿真研究。
我们将对微带贴片天线的基本理论进行简要介绍，包括其工作原理、主要参数和性能评价指标等。
我们将设计并仿真几种不同形状（如圆形、方形、矩形、椭圆形等）的微带贴片天线，分析它们的性能特点，包括回波损耗、带宽、增益、方向性等。
我们将根据仿真结果，对不同形状微带贴片天线的性能进行比较和评价，以期为实际的天线设计提供有益的参考和指导。
通过本文的研究，我们期望能够为微带贴片天线的设计提供新的思路和方法，推动其在无线通信领域的应用和发展。
我们也期望通过本文的研究，能够加深对微带贴片天线性能影响因素的理解，为其他类型天线的设计提供借鉴和启示。
二、软件介绍及其在天线设计中的应用HFSS（High Frequency Structure Simulator）是由美国Ansoft 公司开发的一款三维电磁仿真软件，专门用于模拟分析高频结构中的电磁场问题。
该软件采用有限元法（FEM）进行求解，能够准确模拟包括微带天线在内的各种高频无源器件的三维电磁特性。
HFSS以其强大的仿真能力和广泛的适用性，在天线设计、微波电路、高速互连、电磁兼容等领域得到了广泛应用。
天线性能分析：通过HFSS，设计师可以分析天线的辐射性能，包括方向图、增益、效率等关键指标。
这对于优化天线设计，提高其性能至关重要。
天线结构优化：HFSS允许用户自由定义天线的几何形状和材料属性，通过参数化扫描和优化算法，找到最优的天线结构，从而提高其性能。
原理图转到pcb
原理图转到pcb
原理图转到PCB选项
1. 在打开PCB软件的界面中，选择打开原理图所在的文件夹，并找到对应的原理图文件。
2. 右键点击原理图文件，选择“转换到PCB”选项。
软件会自
动进行原理图到PCB的转换，并生成对应的PCB文件。
3. 打开生成的PCB文件，可以看到PCB的布局和元件的位置。
4. 根据需要，可以进行PCB的修改和编辑，例如调整元件的
位置、布线和进行连接。
5. 将PCB文件保存并导出为PCB制造厂可以识别的文件格式，如Gerber文件。
6. 根据需要，可以进行PCB的后续制造工艺，如选择PCB材料、板厚和表面处理等。
7. 最后，将生成的PCB文件发送给PCB制造厂，进行批量生产。
注意事项：
- 在进行原理图转换到PCB的过程中，确保原理图文件的正确性和完整性。
- 在进行PCB的修改和编辑时，注意避免相同的文字标题出现，以免造成混淆和错误。
- 在进行PCB制造工艺选择时，需要根据具体应用和要求进行合理的选择和调整。
一种PCB天线仿真工具HFSS简介
一种PCB天线仿真工具HFSS简介一种PCB天线仿真工具HFSS简介引言随着无线射频技术和电子电路技术的发展，射频模块的体积变的越来越小，高精密度，高性能的射频电路设计和高发射增益天线越来越收到行业内的重视。
由此，一种可靠的功能强大的天线仿真软件应运而生——HFSS天线仿真软件。
通过设计2.4G天线为例子，简单了解到HFSS软件设计天线的整个过程。
1、估算天线长度①已知工作频率（2.4~2.4835Ghz）,中心频率取2.45Ghz②已知PCB板信息，分别包括介质材料是FR4,Er = 4.4、板厚1mm、天线走线宽1.6mm、PCB板尺寸65*40mm、参考地大小40*40mm。
由①②得到天线总长度= 2.4Ghz时1/4自由空间波长和1/4个FR4介质波长的中间值也就是[ (3 * 10^8) / (2.45 * 10^9) / 4 +122 / (√4.4) / 4 ] / 2 =22.7mm由于是倒L天线，所以其中垂直长度8mm，水平长度14.7mm2、创建参数化模型a. 打开软件新建一个HFSS工程，并且命名为ILA，插入HFSSDesign，设置仿真方式DrivenTerminal，工程单位为mm。
如下图1。
图1b.定义各种设计变量的名称和对应的参考值如下图2图2c.重复b操作设置另外一些需要设置的天线信息变量。
得到图3。
图33、设置扫描条件在设置HFSS扫描条件之前，我们一般是先要设置天线的辐射端口，辐射端口默认阻抗为50欧姆（国际标准），在设置好端口之后就要设置仿真的辐射边界，辐射边界取1/4工作波长。
然后就可以设置其扫描条件，这个天线的中心频点是2.45G,为了节约仿真时间扫描的起始段设为2Ghz到3Ghz，扫描间隔为0.01Ghz。
设置完所有量就得到下图4了。
图44、分析结果，优化设计我们进行单一长度的参数扫描分析。
得到图5，显然由图5可以看出我们所设置的天线长度最佳的工作频率是在2.65Ghz左右，这并不是我们想要的。
HFSS天线仿真实例系列教程1
确定阵列规模
根据实际需求，确定阵列天线的规模，包括天 线单元的数量和排列方式。
2024/1/29
设计馈电网络
设计合适的馈电网络，以确保天线单元之间的相位和幅度关系满足要求。
25
建模过程详解
01
创建天线单元
在HFSS中创建天线单元模型，设置 其材料、边界条件等参数。
添加馈电网络
在阵列天线中添加馈电网络，连接 各个天线单元。
螺旋天线
由螺旋形状的导体构成，具有圆 极化特性，常用于卫星通信和导 航系统。
微带天线
由金属贴片和接地平面构成，具 有低剖面、轻重量和易于集成等 优点，广泛应用于无线通信领域 。
2024/1/29
14
ห้องสมุดไป่ตู้
关键性能指标解析
增益
衡量天线朝一个特定方向收发信号的 能力，通常以dBi或dBd为单位表示 。
驻波比
• 天线参数：描述天线性能的主要参数有方向图、增益、输入阻抗、驻波比、极化等。这些参数可以通过仿真或 测量得到，用于评估天线的性能优劣。
• 仿真模型：在天线仿真中，需要建立天线的三维模型并设置相应的边界条件和激励源。模型的准确性直接影响 到仿真结果的可靠性。因此，在建立模型时需要充分考虑天线的实际结构和工作环境。
2024/1/29
20
微带天线设计思路
确定工作频率和带宽
根据实际需求，确定微带天线的工作频率和 带宽范围。
确定天线尺寸和形状
根据微带天线的理论公式和设计经验，初步 确定天线的尺寸和形状。
2024/1/29
选择合适的介质基板
根据工作频率和带宽要求，选择合适的介质 基板材料和厚度。
考虑阻抗匹配和辐射效率
29
简单教程之hfss或cst天线模型转cad以及pcb生产文件
天线的hfss、cst模型转为cad图以及pcb生产文件的简易教程--作者：逍遥的零目录天线的hfss、cst模型转为cad图以及pcb生产文件的简易教程 (1)前言 (1)1、根据hfss或cst模型导出dxf文件 (1)2、AutoCAD处理dxf图 (5)3、利用软件AD (Altium Designer)对dxf_2进行处理成为最终的pcb加工文件 (7)附录 (11)前言为了了解pcb天线的生产文件生成过程，这里做了一个简易的教程，以便作为参考。
在此之前，需要熟悉软件hfss或cst，Autocad，AD (Altium Designer)等。
1、根据hfss或cst模型导出dxf文件a) 简单介绍从Hfss18版本软件导出平面天线图纸的步骤i.建好模型，并将需要作图的平面与xoy平面平行，如图1所示图1. 天线模型ii.选中需要出图的面或铺铜线路（只要与xoy面平行即可，不必须重合），如图所示，图2. 导出顶层线路结构iii.Modeler-->Export（模型导出，可以导出二维或者三维的图）图3. 导出单个结构图4. 选中model，导出整体的结构（包括空气盒子）iv.选择保存路径，命名。
文件格式为dxf（这里我们存为二维图）图5. 使用dxf格式保存二维图v.完成上面步骤之后，依次导出其他结构的二维图。
这里我们只需要导出平面天线的正反面的线路，以及板子的外形。
用AutoCAD软件打开dxf图查看，如图6、7、8所示图6. 天线模型，顶层线路图7. 天线模型，板子外形图8. 天线模型，底层线路vi.或者我们可以不选择单独一个结构，直接导出所有，如图9所示。
有时使用hfss导图，会出一些杂线，如图10所示，这是为了方便识别一些复杂结构，可以不用理会，当导入到AD软件中时会体会到图9. 整体导出dxf的效果图10. 有杂线的整体导出vii.hfss13版本可以使图形保持与xoy面重合之后，导出比较完整的符合使用的图形，步骤类似从cst中导图。
基于HFSS的无线传感器节点的PCB信号完整性研究与设计
基于HFSS的无线传感器节点的PCB信号完整性研究与设计任玲芝;李岩岩;余建立【摘要】针对无线传感器网络节点上射频模块在收发数据时工作在高速高频状态,采用三维电磁仿真软件HFSS对无线传感器节点上射频模块进行信号完整性分析.通过传输线理论计算并与仿真结合,在差分信号线终端端接合适的电阻,调整PCB线宽和线间距,使高速信号在传输时尽可能减小反射和串扰.仿真结果表明,调整后的差分信号接近理论分析,达到了信号完整性要求.【期刊名称】《绵阳师范学院学报》【年(卷),期】2018(037)008【总页数】6页(P51-55,63)【关键词】HFSS;无线传感器网络节点;PCB;信号完整性【作者】任玲芝;李岩岩;余建立【作者单位】巢湖学院机械与电子工程学院,安徽巢湖238000;巢湖学院机械与电子工程学院,安徽巢湖238000;巢湖学院机械与电子工程学院,安徽巢湖238000【正文语种】中文【中图分类】TN710;TP2740 引言随着集成芯片工作速度提高和PCB板布线密度增加，高速高频PCB设计中出现的信号完整性已经成为一个关键技术瓶颈[1].设计高速高频电路的PCB时，要考虑PCB板自身材料和元器件自身的寄生参数等因素，这些不确定因素都可能会引起信号完整性问题，致使系统工作稳定性变差，严重时可能会使得系统瘫痪[2].无线传感器网络节点以2.4GHz频率进行收发信号，因此传感器节点上射频部分的信号完整性问题要充分考虑才能保证收发信号的质量和数据的完整性.本文采用三维电磁仿真软件HFSS，针对无线传感器节点射频部分的一对发送数据和接收数据的差分信号进行信号完整性分析.1 传输线基本理论在高速电路中，信号变化很快，信号变化的时间与信号传输时间相当时，信号线中的分布参数就不能忽略，必须采用传输线模型[3].传输线模型需要考虑传输线上每一小段都存在着电阻、电容和电感，为了便于分析，常将分布参数电路转化为集总参数电路模型.在均匀传输线上任取一小段长度Δz，当Δz→0时，其等效的集总参数电路模型如图1所示.图1 传输线集总参数电路模型Fig.1 Lumped parametric circuit model of transmission line在图1中，RΔz表示传输线的有限阻值引起的损耗；GΔz表示介质阻抗有限时引起的损耗；LΔz表示传输线中的磁场性质；CΔz表示传输线和地平面间的电场特性.对图1列写基尔霍夫定律方程，可得电压和电流方程：U(z)=U+eyz+U-e-yz(1)(2)其中，式中，上标“+”和“-”分别表示入射波和反射波的传输方向.式(1)和式(2)表明了传输线上任一点的电压和电流传输线上的空间位置有关.2 差分线的传输特性在高速电路PCB设计中，合理的运用差分线传输高速信号，可以提高信号质量[4].差分阻抗是差分信号传输时呈现出来阻抗值，它是差分信号参数中一个很重要的电气特性[5].两条传输线靠近时各自产生电磁场会相互叠加，产生耦合现象，相距越近，耦合程度就越高，相互间的干扰也就越强，此时差分对所呈现出来阻抗即为有耦合时的差分阻抗[6].2.1 差分阻抗的计算图2为一对差分信号传输的电路模型，Z0为无耦合时单个传输线的单端特性阻抗.驱动端同时加上电压Vp和Vn，在传输线中产生的电流为ip和in.Z11和Z12分别表示两根走线的特性阻抗(即单端特性阻抗)，Z12和Z21表示两根走线之间由于耦合而产生的互阻抗，则差分阻抗Zdiff为：(3)差分传输线间距越来越小时，它们的耦合程度也越来越高，其互阻抗Z12也逐渐增大，由式(3)可知，差分阻抗Zdiff也就会逐渐减小.图2 差分对模型及其端接Fig.2 Differential pairs models and terminating 2.2 差分传输线的阻抗匹配若将差分对终端开路，差分信号沿差分对传输到达终端时，将会遇到一个很大的阻抗，并将信号反射回来，由此可能会引起超额的噪声，因此电路设计者必须对此反射信号要加以控制，使得其强度减小[7-8].减小反射信号的常用方法就是在差分对终端端接一个与差分阻抗相匹配电阻性阻抗，使得差分信号传输到终端时没有感觉到阻抗的突变[9].端接匹配电阻通常有两拓扑结构来实现[10]，一种是π型结构，另一种是T型结构，如图3所示.图3 差分对的端接结构Fig.3 Terminating structure of differential pairs在两种拓扑结构中，都必须要选择合适电阻R1和R2，使得差分信号传输时受到等效阻抗等于差分阻抗，共模信号传输时受到的等效阻抗等于共模阻抗.3 无线传感器节点的PCB信号完整性仿真设计无线传感器网络节点上的发射信号和接收信号是一对差分RF信号，而且工作在2.4GHz的频段上，在进行PCB设计时要采用差分传输的方式走线，以提高信号的抗干扰能力和减小电磁干扰.采用三维电磁仿真软件HFSS对发射和接收的RF差分传输线进行仿真，以此来更好的指导电路的硬件PCB板设计[11].使用HFSS软件建立的差分传输线三维仿真模型如图4所示，模型的具体参数为：线宽W=6 mil，线间距S=18 mil，线长L=2 000 mil，线厚度T=0.7 mil，介质厚度H=26 mil，介质材料为FR4，其介电常数εr=4.3，传输线的特性阻抗设为50Ω.图4 差分传输线的HFSS仿真模型Fig.4 HFSS simulation model ofdifferential transmission line3.1 差分传输线的阻抗匹配仿真实际传输线在传输信号时都会有反射现象，信号的反射就会引起电路中出现过冲、下冲、振铃、过阻尼、欠阻尼等一系列信号完整性问题[12].在PCB板设计中，信号的反射通常是由互连线阻抗的不连续性造成的，比如不同的布线层阻抗不一样、过孔、线宽的变化、器件的输入与输出阻抗、封装寄生参数等都可能会引起反射[13].因此，PCB板的设计目标之一就尽可能使得各种传输线保持连续的阻抗特性. 减小反射最常用的方法就是在设计PCB走线时，在阻抗不连续点处进行阻抗端接匹配便可减小反射[14].首先考虑无线发射模块的RF差分信号传输线终端没有进行阻抗匹配时传输线中反射情况，然后再考虑进行终端端接匹配电阻时的反射情况. 由于无线发射模块发射和接收信号工作在2.4GHz的频段上，将频率扫描范围选择在0～5GHz，如图5和图6所示，分别是差分线终端没有端接匹配阻抗和端接匹配阻抗电阻时，得到的差分传输线的S参数随便频率的变化曲线.在图5和图6中，上面的直线m2表示传输特性随频率的变化关系，下面的曲线m1表示反射特性随频率的变化关系.从两图中可以看出，无论是反射特性还是传输特性，整体上都是随频率的增加而减小的，但是整体上衰减的幅度都不大.在2.4GHz频率点上，差分对终端未端接匹配电阻时差分传输线的传输特性S参数值S21=-0.761 3，反射特性S参数值S11=-19.140 0，由此计算得到传输系数为0.916，反射系数为0.110；而差分对终端端接匹配电阻时差分传输线的传输特性S参数值S21=-0.867 7，反射特性S参数值S11=-31.931 3，由此计算得到传输系数为0.905，反射系数为0.025.由以上两种仿真结果可以看出，两种情况的传输特性没有太大的变化，但反射特性变化很大，差分对终端端接匹配阻抗时反射系数要远远小于未端接匹配阻抗时的反射系数.两种情况用表1表示出来更加清晰.图5 未端接匹配阻抗时差分线的S参数变化曲线Fig.5 S-parameter variation curve of difference line with the impedance no match图6 端接匹配阻抗时差分线的S参数变化曲线Fig.6 S-parameter variation curve of difference line with the impedance matched表1 两种情况仿真结果比较Tab.1 Comparison of simulation results on two conditions差分对终端是否有端接匹配电阻传输特性S参数值/dB反射特性S参数值/dB传输系数反射系数未匹配时-0.761 3 -19.140 0 0.916 20.110 4有匹配时-0.867 7 -31.931 3 0.905 00.025 13.2 差分传输线的差分阻抗和共模阻抗仿真计算差分阻抗和共模阻抗是差分传输线最重要的一个电气特性，因此必须考虑差分阻抗和共模阻抗跟差分对的线宽和线间距的关系[15].在绘制PCB图时，要求差分对走线必须平行等长等间距的，因此在仿真模型中，将差分对设置成平行等长等间距，走线中间没有任何过孔.经过仿真计算最后得到差分阻抗和共模阻抗随差分对线宽和线间距的变化曲线如图7和图8所示.从图7和图8中可以看出，当线宽一定时，差分阻抗随线间距增加而增大，共模阻抗随线间距增加而减小；当线间距一定时，差分阻抗随线宽增加而减小，共模阻抗随线宽的增加也减小的，这跟理论上分析是完全吻合的.图7 差分阻抗随着线宽和线间距的变化曲线Fig.7 Differential impedance variation curve with line width and line spacing图8 共模阻抗随着线宽和线间距的变化曲线Fig.8 Common impedance variation curve with line width and line spacing无线传感器网络节点中最常用的射频芯片是CC2530芯片，该芯片25脚和26脚是一对差分RF发射和接收信号的引脚，在发射信号模式下，把两个差分RF引脚的输出结合为一个单端50 Ω的RF信号输送给天线，在接收模式下，把单端50 Ω天线信号分成一个差分RF信号[16].由式(3)可知，差分阻抗值Zdiff=2×50Ω=100 Ω，因此在进行CC2530芯片的差分信号引脚和天线之间传输线的PCB 设计时，要将差分传输线的差分阻抗值设计成100 Ω.从图7中可以看出，当差分对线宽W=10 mil，线间距S=55 mil时，差分阻抗值为98.3 Ω，非常接近100 Ω的理论值了.图7是多种线宽比较图，将图7中线宽W=10 mil时的图形放大，如图9所示，可以看出，差分对线宽为10 mil，线间距为55 mil，工作频率为2.4 GHz时的差分阻抗值为98.35 Ω，图10为HFSS软件在差分对为2.4GHz、线宽为10 mil、线间距为55 mil时，差分阻抗的精确值.图9 差分对线宽为10 mil时差分阻抗随线间距的变化曲线Fig.9 Differential impedance variation curve with line spacing when the line width of 10mil 图10 线宽10 mil、线间距50 mil、2.4GHz工作频率时的差分阻抗值Fig.10 Differential impedance with line width of 10mil, line spacing of 50mil, andworking frequency of 2.4GHz4 结束语信号完整性问题在现代高速PCB设计领域内的地位越来越重要，针对无线传感器网络节点发射模块的工作在2.4GHz高频高速的特点，使用三维电磁仿真软件HFSS对无线传感器网络节点发射模块部分的差分信号传输进行了阻抗匹配仿真，仿真结果表明，调整后的差分信号接近理论分析，达到了信号完整性要求，能够更好的指导在绘制无线发射模块部分的PCB时进行差分走线的设计.参考文献：【相关文献】[1] 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HFSS导出到Autocad步骤说明
然后再根据需要对个别线段进行线宽设置 比如只选中上贴片的外框，加粗，用于辅助对齐，设为 0.25mm
第五步：对辐射贴片和地板进行填充 选择常用选项卡图案填充设置如下第二幅图（图案选择 SOLID， 颜色选择 RGB（0,0,0） ）
然后将十字指针放至想要填充的图形上，就会预览出效果，符合的话 点击鼠标左键会完成填充
最后点击输出，可选择输出 PDF 等格式。
多层天线时注意要镜像的问题
选中要镜像的平面， 点击镜像后， 在输入框中输入 Y 删除源对象， 输入 N 保留源对象，就可以得到镜像图了
第四步：设置线宽 首先选中整个图形，点击鼠标左键脱出矩形框，矩形框务必覆盖 整个图形，才能选中所有的线
选中常用选项卡里的线宽设置，点击如图所示的选项，将所有线宽选 为 0.00 毫米
第二步：导入 sat 文件到 autocad 中 插入菜单中有个输入选项，选中，
然后选择相应的 SAT 文件，就可以将模型导入到 dwg 文件内
导入的图形都会放在工作平面的坐标原点， 因此要依靠平移和放 大将原点的图形平移放大到屏幕中间，如下图：
第三步： 平移图形，移动复制出所需的天线各层的轮廓图
完成后按 ESC 键可退出填充。
第六步：打印 输出选项卡，设置如下——窗口输出，页面设置选择“替代”
点击窗口选择要打印的矩形范围， 所选图形在打印纸上的位置主要由 其与矩形范围左置中比例要设置成 1:1，打印样式选择 screening 100%, 或者 monochrome，打成黑白图即可。
HFSS 导出到 Autocad 步骤说明
第一步：从 HFSS 中导出*.sat 类型的文件 首先选中 HFSS 的设计模型，即双击下图中蓝色标示的位置，出 现设计模型窗口。
如何将HFSS CST和ADS微带版图导入dxp PCB制版
如何将HFSS/CST/ADS微带工程文件导入dxp PCB制版
需要的软件：HFSS v12；CST2009；ADS2009；CAM350 v10.5 (以我自己使用的版本为例)
，
2.CST导入ADS2009
在CST中选中微带线(只选表层电路)，选择File‐>Export‐>DXF，生成DXF文件；然后打开ADS2009，新建工程‐>新建layout文件，然后File‐>Import‐>DXF/DWG, 选择刚才生成的DXF文件，就能导入ADS了。
3.ADS版图导入CAM350
首先在ADS版图中，选择Edit‐>Modify‐>Set Origin, 在版图的左下方选中一点，离版图有一定距离，否则导出的版图在CAM350中可能会不完整。
然后选择File‐>Export‐>DXF/DWG，保存DXF文件。
打开CAM350，新建工程，选择File‐>Import‐>DXF，就能导入刚才生成的DXF文件了。
如下图所示，注意import unit 选择mm（因为ADS、HFSS和CST中版图都是mm单位），上面的scale factor是1:1，否则会有尺寸变化！！把fill closed polylines选中，这样导进去的dxf文件就不会只有边框线了，而是填充好的微带！！
Ps：CST导出的DXF文件也能直接导入CAM350，然后再Export成DXF文件。
之所以要经过CAM350这一步，是由于PCB软件dxp只能识别由CAM350导出的dxf文件。
但是HFSS导出的DXF文件，CAM350无法识别，所以HFSS模型还是先导入CST，再导出DXF 吧。
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HFSS天线模型转PCB
一、HFSS导出DXF文件
因为导出的DXF只有一个平面，所以要把立体的（多层的）模型分层来导出。
且导出的层默认是Z坐标为0的那一层的模型轮廓。
我们只要导出PCB天线的模型，所以要把整个项目里除了PCB天线模型以外的模型全都删掉，不删掉会有其他非PCB天线模型的轮廓。
且要新建一个HFSS项目（不用保存）来把仿真好的天线模型复制过去再处理。
在导出前记得检查HFSS项目的单位是不是mm。
1．先导出bottom层
先删除结合体（打散）。
（此时整个项目只有PCB天线这个模型）
Bottom层预览（Z=0的层）
导出DXF文件
选DXF文件类型
2、再导出top层
选中在底层的模型。
将底层模型删除掉。
再将顶层模型平移到Z=0层。
导出DXF文件。
3.得到TOP层和BOTTOM层的DXF文件，HFSS这边准备完成。
二、在AltiumDesigner中导入HFSS导出的DXF文件
1.先建立一个PCB文件保存起来
2.点击文件菜单选择‘导入’->‘DXF/DWG’然后选择刚才从HFSS导出的DXF文件。
我选择先导入top层。
3.选择与HFSS相同的单位，比例一定要选1:1，零点可以任意选择，层选择顶层。
Top层导入效果图。
4.同样操作导入底层
底层导入后效果图。
5.去除AD软件的错误检测报告和适当放大线条。
先按快捷键“T”，再按“M”即可除去错误提示。
再从左上角往右下角拖选中所有模型边框（左上往右下是要选覆盖所有线条边界，从右下往左上只要碰到线条就行），
然后在属性那里设置线条宽度，填好参数后回车。
6.选中所有模型，然后鼠标要放在模型上右击，选择“联合”，令它变成一个整体。
然后保存PCB文件。
7.使用：
a) 你如果是用的AD画PCB的话就直接选中然后复制->粘贴到你的PCB去或者把这个PCB保存为PCB封装库。
b)如果你跟我一样用的是pads或者别的Layout软件的话就要导出别的软件的PCB文件然后再处理。
三、再pads中导入AltiumDesigner的PCB文件
1.先打开Pads Layout软件，新建一个PCB新文件。
再在“文件”菜单中导入AD的PCB 文件。
导入成功
2.在pads中处理。
先设置为“随意选择”
再框选整个天线模型然后合并。
然后再选中旋转移动看看天线模型是不是合并成一个整体了。
然后就可以保存到库中了。
四、Pads输出低版本PCB文件
因为我公司使用的是很老的版本pads（PowerPCB 2005）。
而导入AD文件的软件是pads9.5，所以为了跟公司的文件相兼容，我还要导出更低版本的PCB文件。
1.打开“文件”菜单栏的“导出”功能，选择“.asc”文件格式。
然后再选择ASC文件的输出设置。
2.得到PowerPCB可以打开的文件。
五、在PowerPCB中处理天线模型
1.先导入从pads导出的文件。
2.去掉边框然后全选中。
然后Ctrl+C复制。
在进入到工具中的封装编辑器，粘贴进去。
3.添加焊盘。
4，调整焊盘形状以及位置。
3.全选中天线模型可知整个天线的框图现在是由2D线构成的，也就是说到时
候layout时这个框图只能是协助画天线的作用（提供准确的尺寸和角度）。
所以在layout时要把top层和bottom层的2D线显示出来，然后一定要记得不要在输出CAM文件时在top层和bottom层的曝光层选择2D线，不然到时生产的PCB就会有短路等超出预期的严重情况。
在丝印层可选或不选top 和bottom的2D线。
4，然后选择保存PCB封装。
5，为什么不在建立PCB封装时就把天线的铜铺上？
因为我公司的产品都是433MHz的天线，又因为一般的433M天线尺寸都很长，所以433M天线基本都是双层螺旋结构的PCB天线。
所以画天线时无法布置过孔（或许可以，但是目前我不会，在PowerPCB中）。
而且铺铜形成的铜皮在边角处锐角太锋利了不平滑，对天线的带宽有影响，如果到时在layout时顺着轮廓用走线来画天线的话就不会那么锋利收尾，因为走线会自动的以圆弧结束。
而且可以一边走线一边添加过孔。
也许别的方法但我喜欢用这种。
尾声：
这个HFSS转PCB的方法不止一种，估计还有更简单的，但是目前这种方法是我从网上收集资料鼓捣出的。
这种方法其中的过程或许还能更简单或者处理到最后PCB layout时对画天线那部分有更好的操作，欢迎大家去尝试和发掘，同时本人这个方法要是有错误的地方欢迎更正。
作者：李志聪
2020-04-10。