HFSS学习记录——激励端口设置-波导端口/集总端口

原创 已于 2023-12-18 10:57:19 修改 · 4.5w 阅读 · 462 ·
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于 2023-12-17 18:07:33 首次发布
本文详细介绍了HFSS软件中波端口和集总端口的激励设置方法，包括模式驱动和终端驱动求解类型的操作步骤，以及波端口和集总端口在天线设计中的适用场景。着重讨论了两者在激励方式、积分线设置和端口阻抗上的区别。

目录

一、激励端口设置

1.端口定义

2.波端口激励设置——HFSS

2.1模式驱动求解类型——操作

2.2终端驱动求解类型——操作

2.3同轴线波端口积分线设置

3.集总端口激励设置

3.1模式驱动求解类型——操作

3.2终端驱动求解类型——操作

二、波端口和集总端口的区别

参考文献

一、激励端口设置

1.端口定义

HFSS中定义多种激励方式

主要有波端口激励(Wave Port)、集总端口激励（Lump Port）、Floquet端口激励（Floquet Port）、入射波激励（Incident Wave）、电压源激励（Voltage Source）、电流源激励（Current Source）和磁偏置激励（Magnetic Bias）

天线设计中，端口平面的激励方式多设置为波端口激励或者集总端口激励

Notes：

①如果端口平面和背景相接触，激励方式需要设置波端口激励

②如果端口平面在模型内部，激励方式需要设置为集总端口激励

2.波端口激励设置——HFSS

Notes：天线设计中，模式驱动和终端驱动的区别

①模式驱动求解类型是根据导波模式的入射和反射功率来计算S参数矩阵的解

②终端驱动求解类型是根据传输线终端的电压和电流来计算S参数矩阵的解

2.1模式驱动求解类型——操作

①设置一个平面

平面的尺寸，不包含接地平面

假设微带线的线宽为w，介质层厚度为h，

波端口的高度一般设置为6～10h

当w≥h时，波端口的宽度一般设置为10w

当w < h时，波端口的宽度一般设置5w或者3～4h

②设置波导端口激励

设置波端口激励方式是，需要设定端口的积分线(Integration Line)

目的：

确定电场的方向，积分线的箭头指向即为电场的正方向

设定端口电压的积分路径，用于计算端口电压等参数

积分线设置

归一化阻抗（50Ω）

③完成设置

下面为Gif具体操作流程

2.2终端驱动求解类型——操作

①设置一个平面

与上文波导端口设置一样

②端口设置（前提: 设置求解方式为终端求解）

要求用户指定终端线的参考导体，对于常用的微带线结构通常是把参考地面GND最为终端线的参考导体，即选中gnd

下面为Gif具体操作流程

2.3同轴线波端口积分线设置

同轴电缆波端口的积分线展示在图中的 红线

积分线是在最大电位差的两点之间绘制，即内导体外侧和外导体内侧之间

3.集总端口激励设置

集总激励端口（Lumped Port）类似于传统的波端口激励，与波端口激励不同的是集总端口激励需要设置在物体模型内部，且用户必须设定端口阻抗。

集总端口直接在端口处计算S参数设定的端口阻抗为集总端口上S参数的参考阻抗。

集总端口不计算端口处的传播常数。

3.1模式驱动求解类型——操作

①设置一个平面

②设置集总端口

选择指定端口的表面，然后点击 HFSS>Excitations>Assign>Lumped Port

打开Lumped Port: General  对话框，并定义端口阻抗

点击 下一页   到达 Lumped Port: Modes 对话框

Notes：由于集总端口只能仿真一种模式，故其Number of Modes不能够编辑

积分线设置与波导端口中的设置一样

下面为Gif具体操作流程

3.2终端驱动求解类型——操作

与波导端口设置一样，不同的是端口的平面的大小

二、波端口和集总端口的区别

参考文献

[1] 李明洋. HFSS天线设计[M]. 电子工业出版社, 2011.

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