Ansys Q3D PCB 寄生参数提取

简介

Ansys Q3D 一般用于 PCB 寄生参数提取。

操作

AD 导出

一般比较常用的是使用 AD 的 Ansys EDB 插件导出为 .edb 文件。但经我测试，使用 Ansoft Neutral 导出为 .anf 文件也可使用。

导出为 .anf 文件

导出为 .anf 文件最大的好处是不需要额外安装插件，只要在 AD 安装时勾选了 Importers\Exporters -> Ansoft，就会自动安装好插件，无需再次配置。如果安装时未勾选该选项，就需要参考 导出为.edb文件 中的介绍安装插件，之后再按本节内容操作。

在 AD 中打开需要提取寄生参数的 PCB 文件，选择 File->Export->Ansoft Neutral 进行导出，然后选择导出文件保存位置，最后弹出的 Ansoft Export 窗口保持默认设置，点 OK 即可。

导出为 .edb 文件

导出为 .edb 文件需要使用 AD 的 Ansys EDB 插件，一般都需要手动安装。

AD 在线安装插件

该方法适用于没有 AD 安装包的情况。

首先在 AD官网 注册账号，可随意使用任何邮箱，不必是教育或者公司邮箱。

然后在 AD 中打开需要提取寄生参数的 PCB 文件，点击 Tools->Preferences 或者右上角的小齿轮或者在 PCB 任意处 右键->Preferences 打开 AD 的 Preferences 界面，在 System->Account Management 页内，Altimu Connections 栏选 Yes, I would...，Account Sign in 栏填入账号密码，Altium Account Management Servers 栏填 portal365.altium.com，设置完毕后点 Apply 即可在 AD 内登录账号。顺便在 System->Installation 页内，Automatic checking 栏内选 Global Installation Servers。
这一步如果操作正确，那么在 AD 右上角的头像处就会显示 Not Connected 或者 Altium 365 之类的。如果显示 Not Signed in 则代表尚未登陆，可点击头像 Not Signed in 手动登录。

之后，点击右上角的头像，选择 Extensions and Updates 安装插件。在 Purchased 页内的 Software Extensions 选择要安装的插件，即 Ansys EDB，进行安装。

AD 离线安装插件

该方法适用于有 AD 安装包的情况。

首先将 AD 的安装包解压到任意位置。

然后在 AD 中打开需要提取寄生参数的 PCB 文件，点击 Tools->Preferences 或者右上角的小齿轮或者在 PCB 任意处 右键->Preferences 打开 AD 的 Preferences 界面，在 System->Installation 页内，Automatic checking 栏内选 Offline Installation，并填入 AD 安装包解压后的位置。

之后，点击右上角的头像，选择 Extensions and Updates 安装插件。在 Purchased 页内的 Software Extensions 选择要安装的插件，即 Ansys EDB，进行安装。

导出文件

与导出为 .anf 文件非常相似，在 AD 中打开需要提取寄生参数的 PCB 文件，选择 File->Export->Ansys EDB 进行导出，然后选择导出文件保存位置，最后弹出的 Ansys EDB Export Options 窗口保持默认设置，点 OK 即可。

Ansys SIwave 处理

启动 Ansys SIwave ，不必新建工程，直接从 Import 栏内选 Ansys EDB... 或者 ANF... 导入相应的文件。注意，AD 导出的 .ebd 文件是保存在 <project_name>.edb 文件夹内的 edb.def 文件，从 Ansys SIwave 导入时需要选中 <project_name>.edb 文件夹才能正确导入。

导入后，会弹出 Select nets to import from main 窗口，勾选需要导入的网络后点击 Import Configuration 即可导入到 Ansys SIwave 中。

接着，在 Ansys SIwave 左侧的 Signal 页内勾选所需的信号，选中的网络会在其下方的 Selected Nets 内显示。

最后，保存当前的 SIwave 工程，在上方的 Export 内选择 Export to Q3D Extractor...，在弹出的 Export Q3D Project 界面，勾选 Capacitance、DC Inductance/Resistance、DC Resistance 和 AC Inductance/Resistance 选项即可。

Ansys Electronics Desktop 仿真

使用 Ansys Electronics Desktop 打开 Ansys SIwave 导出的 .aedt 文件，可看到 PCB 的模型，其中包括之前选中网络的铜箔、过孔通孔、基板与过孔填充材料。copper 材质的为铜箔和过孔通孔；FR4_epoxy 为基板材料，一般都是 FR4；solder 为贴片元件焊盘。一般基板与贴片元件焊盘影响不大，可直接删除 FR4_epoxy 和 solder 材料下的模型。并且，如果不删除 solder 下的模型，仿真报错 Terminal 'xxx': Terminal should be assigned on conductors 与 Terminal 'xxx': Terminal is in the wrong net；执行 Auto Identify Nets 后会在每个贴片元件焊盘自动生成一个 Current Source 与 Current Sink，这一般都是错误的，仿真也会报错。

接着要对铜箔进行连接，某些走线虽然是相同网络，但可能并不相连。这时就需要手动绘制一些长方体将这些孤立的铜箔相连。当然，如果不影响参数提取，也可不手动连接，也可直接删除。

之后设置 Current Source 与 Current Sink。一个网络上只能有一个 Current Sink，但可有多个 Current Source。按 F 切换到 Face，选中一个面，右键->Assign Exaction->Sink 或者 右键->Assign Exaction->Source 即可。

为防止网络设置有错误，可在模型的任意位置 右键->Auto Identify Nets 自动划分网络。这一步并不必要，有时不进行也不会报错，但如果无法仿真不妨尝试一下。

然后配置仿真设置。在 Project Manager 窗口内的 Analysis 上 右键->Add Solution Setup... 添加一个仿真设置。一般只需修改 General 中的 Solution Frequency。

如果需要对不同频率下的电路进行仿真，可在特定的仿真设置，比如 Setup1 上，右键->Add Frequency Sweep 添加扫频。

最后，在 Project Manager 窗口内的 Analysis 上 右键->Analysis All 运行仿真。仿真结束后，在 Project Manager 窗口内的 Results 上 右键->Solution Data。在 Solution: main - Q3DModel 窗口内，将右侧的 CG 改为 AC RL 下方就会显示寄生电阻和电感。

也可在 Field Overlays 中选择 AC R/L Fields 中的 SubfaceJac，即可视化表面电流密度。

杂谈

貌似 PCB 文件中有中文会导致仿真失败。为保证无中文，可新建一个 PCB，将需要提取寄生参数的网络复制到新 PCB 中。

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