时间：2022-08-08 05:56:26
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。
关键词:天线;Protel;PCB;ADS版图;Gerber文件
中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)26-7518-02
How to Transform Antenna ADS Layout to Protel PCB File
TAN Li-rong, GU Bin
(Nanjing College of Information Technology, Nanjing 210046, China)
Abstract: The simulation software ADS(Advanced Design System) can be used to design the planar antenna such as microstrip antenna.After finishing the design of ADS layout,how to transform ADS layout to Protel PCB file is a difficult problem as most of PCB producer can’t manufacture the Printed Circuit Board directly according to ADS layout. By exploring, the paper get a method which transform ADS layout to Gerber file, and then to Protel PCB file which need be spread with copper. Simple design can be spread with copper by hand, but it is difficult for complex design. Complex antenna design can be spread with copper automatically by using a method that is from a lot of practice.
Key words: antenna; Protel; PCB ; ADS layout; Gerber file
对于一个无线通信系统他来说,天线是一个重要的元件之一,它把高频电流能量转换成电磁波能量并按要求辐射出去[1]。一个优良的天线设计可以缓和系统的需求,同时可以改善整个系统的性能。天线对于现代通信系统的作用相当于眼睛和镜片对于人类的作用一样。在各种各样的天线中,平面结构的天线占了相当大的比例,例如,广泛应用于通信领域的微带天线、缝隙天线等[2]。在平面结构天线的设计中,许多传统的设计技术仍然沿用至今[3]。然而,随着对系统性能要求的不断扩展,天线传统的设计技术已经面临许多的问题和挑战。
ADS(Advanced Design System)软件是在HP EESOF系列EDA软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件,是由美国Agilent公司推出的微波电路和通信系统仿真软件[4]。ADS 功能强大、简明直观且应用范围较广,除了可以应用于射频和微波电路的设计、通信系统的设计、DSP设计外,还可以用于平面结构天线的设计。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ProtelPCB图。经过笔者探索研究后,总结了一套简便易行的方法,下面以一种微带天线为实例来介绍。
1 转换步骤
1.1 步骤一:将ADS版图转换成Gerber 文件
1) 将 ADS 版图文件输出成GDSII stream Format 格式的forktagold.gds文件(可以任意起个英文名),见图1。
2) 新建一个Project(工程文件),进入该文件的版图页面(New Layout Window)。
3) 选择主菜单File-Import导入 GDSII stream Format文件forktagold.gds,按OK后会有一个警告信息,不用管!再选择EDIT-MODIFY-SET Origin,将原点选择在整个图的左下侧,并与图有一定距离,否则将来的Protel格式的图形只有半个甚至没有,然后保存!(见图2)。
4) 再输出成(Gerber)文件,按OK后,会弹出两个界面,进入有Translation settings的界面,并按该按钮(Gerber file option 使用缺省值,不用管!),将Gerber file output format 改成RS274X格式(很关键的);界面Translation settings下面的edit aperture 也不用管,按translate,然后出现一个界面,该界面会有layer name为cond的冬冬,按OK!ADS完成到Gerber 文件的转换。然后再按Exit(见图3)。
5) 进入windows 的资源管理器,再进入你刚才建的ADS project 工程目录中,找到一个叫cond.gbr 文件,然后使用记事本打开,第一行是:%IPPOS*%。将该行删掉,第二行移到第一行。即第一行不能是空行!然后保存!必须这样做,否则没有图形产生!
6) 打开Protel99(或其他Protel),新建一个PCB 文件[5],然后File-import,将文件类型选成single gerber fiels (*.g??),选择cond.gbr,点打开,图形进入Protel,见图4。事实上,该图形是由线段填充构成的,还要后期处理[6]。
1.2 步骤二 用Protel将Gerber 文件导入到PCB后,再自动铺铜
导入到PCB后,下面就要开始铺铜了。可以手工铺铜[7],手工铺铜对于简单图案还好,若是复杂图案就比较难了。经过探索实践总结了如下方法可以实现复杂图案的自动铺铜。
1) 要确认整个天线图是闭合的,把多余的线删掉。删除多余的线后,双击图中的任一条线,在跳出的窗口中将Layer选项中的TopLayer层改为KeepoutLayer层,同时点击Global,在跳出窗口中把Layer选框中any改为same。
2) 在Protel 99中作如下设置[8]:选择主菜单Design/Rule后,在跳出来的窗口中选择Manufacturing/Polygon Connect Style,再点击Properties,选择Rule Attributes为Direct Connect;选择主菜单Design/Rule后,在跳出来的窗口中选择Routing/Clearance Constraint,将Gap设为很小,如0.001mm。但不能为0。
3) 选择主菜单Design/Netlist Manager网络表管理器后,然后点击“Add”,增加一个新网络NET 并定义名称(这里起名为网络1)。
4) 在每个闭合曲线图内放一个比较小中间无孔的焊盘。放入焊盘前,点Tab键,先对焊盘设置如下:其中HOLE SIZE设置为0mm表示中间无孔;X_Size和Y_Size对应焊盘大小,设置要小;并将焊盘改为Toplayer层。再点击Advanced,将其定义为在网络1。如图5:由于该设计图内有多个闭合曲线,所以在每个闭合曲线内都放了一个比较小中间无孔的焊盘。注意焊盘不要挨着线,否则或出错。并注意设置所有焊盘在同一个网络。
5) 点击铺铜按钮,选择和焊盘同一个网络并使Gride size很小,点击OK就铺好了。注意把Pour Over Same Net和Remove Dead Coppe打上勾, Grid Size 要比Track Width 设置得小,见图6。
6) 最后把框线Keepoutlayer层改回Toplayer层就OK了。
7) 发现得到的PCB图有飞线(其实飞线并不会影响制版的,不去掉也行,只是不太好看),为了去飞线,选择主菜单Design/Netlist Manager网络表管理器后,点击Remove,去掉网络1。可能会报错,选择主菜单Design/Options后,把DRC Errors 这一项不勾上就好了。
8) 最后得到铺铜后PCB图如图7。
2 结论
经过以上的处理过程,得到了我们想要的结果,与传统的方法相比,这是一个快捷方便的方法,节省了设计人员的大量时间,大幅度减少了劳动量。并且得到的PCB图更接近ADS设计图,更精确。
参考文献:
[1] 卢万铮.天线理论与技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.
[2] 王新稳,李萍.微波技术与天线[M].北京:电子工业出版社,2003.
[3] 闻映红.天线与电波传输理论[M].北京:北京交通大学出版社,2007.
[4] 陈艳华,李朝晖,夏玮.ADS应用详解―射频电路设计与仿真[M].北京:人民邮电出版社,2008.
[5] 余载泉,李玉和.Protel实战演练[M].北京:人民邮电出版社,2000
[6] 王伟.一种对Protel电路图输出格式转化的方法[J].电子世界,2005(11):38-39.
[7] 高鹏,安涛,寇怀成.Prote199入门与提高[M],北京:人民邮电出版社,2000.
[8] 清源计算机工作室.Prote[99原理图与PCB设计[M].北京:机械工业出版社,2000.