一种应用于电路版图网格剖分的区域划分方法与流程

1.本发明涉及pcb及芯片的电磁仿真技术领域，尤其涉及一种应用于电路版图网格剖分的区域划分方法。


背景技术：

2.随着电子设备不断向小型化、多功能化和高性能化方向发展，电子设备的可靠性就变得越来越重要。电磁领域对电磁仿真有着巨大的需求，电磁仿真是以计算机技术和电磁学理论作为基础，逐步代替大量实验测试分析，从而高效、灵活、全面深入的对信息系统的电磁相关问题进行科学研究。仿真求解器用于在仿真生成期间计算模型状态，是仿真的核心。仿真求解器则需要以网格剖分为输入数据。因此，网格剖分的数量与质量将对仿真结果有着巨大影响。
3.对于现有的网格划分方案中，主要以三角形网格和矩形网格为主。在电路设计中，连接器件的走线部分通常为极窄又长的图形，且按照等宽线(即图形各个位置宽度基本一致)进行创建。
4.对此区域如果做三角形网格，如要保证三角形质量，则要划分出大量的网格单元，求解时所需的时间与空间资源急剧增加；或减少三角形个数，则容易出现长宽比差距很大的三角形，在狭长三角形中，必然存在一个顶角的角度非常小(非常接近0
°
)，由于计算机计算精度有限，其真实数值和计算机存储的数据会出现误差，数值越小其误差比例越大，导致后续计算出现偏差，严重影响求解质量。
5.如果在走线部分使用矩形网格单元，即使矩形本身较为狭长，由于顶角均为90
°
，因而不会出现数值误差，对精度的影响比较小，因而能在保证进度的前提下大幅度降低求解过程对资源的需求。
6.目前的矩形网格的划分方法通常为栅格法，即先绘制一个m*n表格，显然每个表格单元为一个矩形，该表格可以完全覆盖需要进行网格剖分的图形，再去掉完全位于图形外部或部分位于外部的表格单元，只留下完全位于图形内部的单元，剩余的部分由三角形填充。但栅格法创建的矩形单元通常只有一个方向，而走线方向至少有0
°
和45
°
两个方向，导致直接使用栅格法创建整个模型的矩形单元(如0
°
)，则其他角度的走线位置无法创建出符合走线方向的矩形单元(如45
°
)。
7.由于求解过程需要考虑趋肤效应(当导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在导体的“皮肤”部分，也就是说电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大，导体内部实际上电流较小。结果使导体的电阻增加，使它的损耗功率也增加。这一现象称为趋肤效应)。同一个网格单元只有一个电阻率，而实际情况是靠外部的电阻率高，内部的低，如单个网格单元在模型上的内外跨度过大，则无法体现出这种电阻分布情况。随意分布矩形单元，需要将单个单元创建的尽可能小，以此保证跨度不会过大，而这样明显会大幅度增加单元数量。沿电流方向(即走线方向)分布矩形单元，则矩形的长边沿电流方向，短边为图形内外跨度(即宽度)，只需要控制短边(即宽)长度即
可。


技术实现要素：

8.为了解决相关的走线部分矩形网格方向与走线方向不一致的问题，本发明提供一种应用于电路版图网格剖分的区域划分方法。所述技术方案是：
9.一种应用于电路版图网格剖分的区域划分方法，包括：
10.获取待网格划分区域的平面图形，所述平面图形为多边形；
11.根据所述平面图形的边界构建第一矩形网格单元；
12.对所述第一矩形网格单元按照长宽同向进行矩形网格划分，以将所述第一矩形网格单元划分为多个第二矩形网格单元；
13.对相邻两所述第一矩形网格单元中剩余的所述平面图形进行三角形网格划分。
14.本发明的一个较佳实施例中，所述根据所述平面图形的边界构建第一矩形网格单元包括：
15.获取所述平面图形各边的方位角；
16.根据方位角建立边关系组，所述边关系组包括两条平行且反向的边，以同一所述边关系组内的两边为对边构建拟矩形网格单元；
17.判断所述拟矩形网格单元是否为内孔，以及内部是否包括其他边，若均否，则将所述拟矩形网格单元标记为第一矩形网格单元。
18.本发明的一个较佳实施例中，所述同一所述边关系组内的两边为对边构建拟矩形网格单元，包括：
19.以两边中较短的一边为长度基准构建第一矩形网格单元。
20.本发明的一个较佳实施例中，所述获取所述平面图形的各边的方位角，包括：
21.根据所述平面图形各边的方向建立对应的二维坐标系，并计算获取对应边的方位角。
22.本发明的一个较佳实施例中，所述根据方位角建立边关系组，包括：
23.将方位角相等的边建立为拟边关系组，并将平行的两所述拟边关系组中的各边进行两两组合，建立所述边关系组；或，
24.将方位角差的绝对值为180
°
的两边建立为边关系组。
25.本发明的一个较佳实施例中，所述平行的两所述拟边关系组，为：两所述拟边关系组的方位角差的绝对值为180
°
。
26.本发明的一个较佳实施例中，所述判断所述拟矩形网格单元是否为内孔，包括：
27.根据所述平面图形各边的方向确定所述拟矩形网格单元的绕向，当所述拟矩形网格单元的绕向与所述平面图形的内环绕向相同时，所述拟矩形网格单元为内孔，否则不为内孔。
28.本发明的一个较佳实施例中，判断所述拟矩形网格单元是否为内孔，以及内部是否包括其他边，包括：
29.若存在所述拟矩形网格单元与所述平面图形的差集，则所述拟矩形网格单元为内孔或内部包含其他边。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
31.本发明通过获取待网格划分区域的平面图形，根据该平面图形的边界构建第一矩形网格单元，且对第一矩形网格单元按照长宽同向进行矩形网格划分，从而可以在不同第一矩形网格单元中创建出对应方向的第二矩形网格单元，达到网格划分后矩形网格单元的方向符合对应部分区域走线方向。
附图说明
32.图1为本发明的流程图；
33.图2为实施例1中走线部分的平面图形示意图；
34.图3为实施例1中所采用的多边形绕向示意图；
35.图4为图2中a部分示意图；
36.图5为图4中各边方向示意图；
37.图6为图5中部分拟矩形网格单元示意图；
38.图7为图6中部分第一矩形网格单元示意图；
39.图8为图2中所有的第一矩形网格单元示意图；
40.图9为图8网格划分后的示意图。
具体实施方式
41.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
42.实施例1：
43.如图1所示，一种应用于电路版图网格剖分的区域划分方法，尤其适用于走线部分。图2给出了一个典型的走线部分模型，为极窄又长的环形结构，走线方向包括0
°
、45
°
、90
°
等。
44.本方法包括：
45.s1获取待网格划分区域的平面图形，即获取待网格划分的模型的平面图形，该平面图形为多边形。
46.具体可以从工艺文件中直接获取。
47.s2根据平面图形的边界构建第一矩形网格单元。
48.具体地，s21获取平面图形各边的方位角。
49.可根据平面图形各边的方向建立对应的二维坐标系，并计算获取对应边的方位角。
50.s22根据方位角建立边关系组，边关系组包括两条平行且反向的边，以同一边关系组内的两边为对边构建拟矩形网格单元。
51.s23判断拟矩形网格单元是否为内孔，以及内部是否包括其他边，若均否，则将拟矩形网格单元标记为第一矩形网格单元。
52.本实施例中对于平面图形绕向的规定如图3所示，即根据一般定义，多边形由一组或多组首尾相连的边组成，每组相连的边形成一个环。以边的首尾相连关系定义边的方向，
则由此方向得出了环的方向。一般来说，外环以逆时针方向旋转，内环以顺时针方向旋转。当然也可以采用其他定义来规定多边形绕向。
53.再以图2中a框内的边为例：如图4所示，共12条边(e1-e12)，其各边方向如图5所示。
54.以二维坐标系，即原点位置为(0，0)(原点为每条边的按其方向的第一个端点)，x轴向右，y轴向上为基础，计算每条边的方位角α，本实施例中-180
°
＜α≤180
°
，当然也可以采用其他范围限制，例如0
°
≤α＜360
°
。
55.各边方位角如下表：
56.方位角度edge编号-135
°
e1，e7-45
°
e6，e120
°
e5，e1145
°
e4，e10135
°
e3，e9180
°
e2 e8
57.按照方位角位置组织好对应的边的标识后，可以得出所有边的平行关系。具体地，根据方位角建立边关系组，可将方位角相等的边放在一起作为一组，即拟边关系组，后续判断平行关系即可根据组别进行配对，即将平行的两拟边关系组中的各边进行两两组合，建立边关系组。其中，平行的两拟边关系组，为：两拟边关系组的方位角差的绝对值为180
°
；或者，直接将方位角差的绝对值为180
°
的两边建立为边关系组。优选采用分组匹配，则仅在有平行关系的组内进行计算，算法复杂度大大降低。
58.此处以水平方向的边为例。方位角为0
°
和180
°
中的所有边都是平行关系。而根据边的方向定义，矩形的两条对边必然是反向关系。因而将0
°
拟边关系组和180
°
拟边关系组中的边进行组合，得到边关系组，进而以同一边关系组内的两边为对边，且较短的一边为长度基准构建拟矩形网格单元，得到图6中四个拟矩形网格单元(虚线部分)。
59.对于拟矩形网格单元，按照相关的边设置拟矩形网格单元的绕向，即根据图5中平面图形各边的方向确定拟矩形网格单元的绕向。则对(e8，e5)，其绕向为顺时针，即与平面图形的内环绕向相同。根据多变形绕向的定义，该拟矩形网格单元为内孔，拟矩形网格单元内部为该走线部分的外部，需排除。
60.判断每个拟矩形网格单元的内部是否包含了其他边。对于(e2，e11)，其包含了e5和e8，需排除。(e2，e5)和(e8，e11)均不包括以上两种情况，因此标记为第一矩形网格单元，如图7所示。
61.判断拟矩形网格单元内部是否包括其他边，即等价于这条边表示的线段是否在矩形内。判断方法包括：首先计算这条线段与矩形边框的交点，即线段与矩形的四条边分别求交。求交后即将原本的线段切分成了多个部分线段(没有新的交点时线段仍为原有的一条)。接下来对分割的每个部分线段分别取当前部分线段的中点。此时只需要计算中点与矩形的关系，即中点在矩形内当前部分线段都在矩形内，中点在矩形外则当前部分都在矩形外。中点与矩形的关系等同于点与多边形的位置关系判断，通常采用射线法进行判断(射线法：从目标点引出一条射线,查看和多边形有多少个交点.如果交点是奇数个，说明在多边
形内部，否则在多边形外部)。
62.或者若存在拟矩形网格单元m与平面图形n的差集f(x)，即则拟矩形网格单元为内孔或内部包含其他边，均需排除。
63.按照以上方法对图2的模型进行初划分，得到图8。
64.s3对第一矩形网格单元按照长宽同向进行矩形网格划分，以将第一矩形网格单元划分为多个第二矩形网格单元。
65.具体地，矩形网格划分可类似于表格绘制的方法，将第一矩形网格单元按照长宽方向分别进行划分，也即长宽同向划分，使得划分出的第二矩形网格单元长宽方向与第一矩形网格单元长宽同向。同时第二矩形网格单元的大小可基于电路要求，例如靠近中间位置表格单元较大，边界处较小。
66.s4对相邻两第一矩形网格单元中剩余的平面图形进行三角形网格划分。
67.具体地，三角形网格划分可采用delaunay等常规的划分方法。
68.最终划分如图9所示。
69.综上所述，本发明通过获取待网格划分区域的平面图形，根据该平面图形的边界构建第一矩形网格单元，且对第一矩形网格单元按照长宽同向进行矩形网格划分，从而可以在不同第一矩形网格单元中创建出对应方向的第二矩形网格单元，达到网格划分后矩形网格单元的方向符合对应部分区域走线方向。
70.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
71.或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
72.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。