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hfss中共面波导设置激励端口

3月前浏览2025

前言--在设计射频器件时,经常会使用共面波导(Coplanar waveguide)结构(如下图所示),本文介绍如何在hfss中给共面波导或共面传输线添加激励。

参考hfss的help文档,我们主要介绍Wave port和lumped port。这里仅针对仿真过程中遇到的问题,因此介绍过程比较简单,详细步骤请移步hfss的help文档搜索“coplanar”即可查到。



Wave Port表示信号通过其进出几何体的外表面(external surface)它实际上是连接到模型的半无限波导。这种波导具有与端口相同的横截面和材料特性。波端口被放置在该接口上,以提供将模型设备连接到外部的方法

Lumped Port


表示信号通过其进出设备的内部表面(internal surface)它有效地成为激励装置和测量S参数的集总元件。对于仅具有集总端口或集总端口和电路端口组合的设计,  “Advanced Solution Setup” 选项卡包括使用增强型低频精度的选项。

01

Wave Port

下图为共面传输线的HFSS模型。每个端口的左边缘和右边缘必须接触左接地平面和右接地平面。建议将端口尺寸设为8h x 10w,其中“w”表示带线的宽度,“h”表示基板的高度。

ps: 需要在波端口延申一个pec界面


02

LumpedPort


对于集总端口,所有不接触金属的边缘都被视为 perfect H boundaries。根据该定义,使用波端口求解器求解集总端口几何结构上的最终场分布。对于矩形集总端口,这导致电场方向平行于这些perfect H boundarie


They vary as follows:

For 1: The 2D port rectangle touches the signal trace with one edge while the opposite edge touches the ground plane.

For 2: The 2D port rectangle touches the signal trace with one edge while the opposite edge touches the PEC objects (drawn in grey).

For 3: the port is an annular ring around the BGA ball where the resulting field patterns closely resemble those for a coaxial TEM mode.


ps: 仅对模型内部的表面使用集总端口,对信号进入或离开几何体的外部表面使用波端口



来源:灵境地平线
HFSS电路UM电场材料
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首次发布时间:2024-08-04
最近编辑:3月前
周末--电磁仿真
博士 微波电磁波
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时域有限差分算法FDTD

麦克斯韦方程组是表述宏观电磁现象的一组基本方程。过去150多年,局部、体响应函数(如介电常数)和宏观麦克斯韦方程组完全描述了经典电磁问题,它只具有波长λ和几何尺度。上述对本征电子长度标度的否定可能导致最终在纳米尺度范围内崩溃[1]。杨毅(音)等科学家团队在《自然》上发表了一篇题为《纳米级电磁学的一般理论和实验框架》(Ageneraltheoreticalandexperimentalframeworkfornanoscaleelectromagnetism)的突破性论文。他们在论文中提出了一个模型,成功将宏观电磁学的有效性扩展到了纳米领域。暂且不谈纳米尺度的电磁问题。这里仅看宏观电磁现象,几乎所有电磁问题的求解,最终都可追溯到麦克斯韦方程组。麦氏方程分为微分形式和积分形式,时域有限差分方程是从微分形式的麦克斯韦旋度方程出发进行差分离散而得到的一组时域离散迭代方程[2]。麦克斯韦旋度方程为Δ×H=∂D/∂t+JΔ×E=-∂B/∂t-Jm各向同性线性媒质中,上述状态变量的本构关系为D=εEB=μHJ=σEJm=σmH将状态变量的本构关系带入到旋度方程,在直角坐标系中对其展开会得到关于六个标量的两组方程为了更好的进行数值求解,K.S.Yee在1966年提出了Yee元胞,如下图所示对坐标轴x,y,z方向进行空间离散取样,其间隔分别为Δx,Δy,Δz,时间抽样间隔为Δt。在t=(n+1/2)Δt时刻和空间位置(i+1/2,j,k)处,对Ex用nΔt和(n+1)Δt时刻的场值进行平均等效处理,则得到关于六个标量方程组的离散形式,继而得到了FDTD方程组。之后按照下述流程进行迭代计算:已知t1=t0=nΔt时刻空间各处电厂E的值1、计算t2=t1+Δt/2时刻空间各处磁场H的值2、计算t1=t2+Δt/2时刻空间各处电场E的值;3、回到步骤1循环计算;[1]Y.Yangetal.,"Ageneraltheoreticalandexperimentalframeworkfornanoscaleelectromagnetism,"Nature,vol.576,no.7786,pp.248-252,Dec2019.[2]杨天宏.时域有限差分中的色散媒质问题研究[D].东南大学,2015.本公众号重在分享,尊重原创,如有侵权请私信联系我们,我们将会在24小时之内删除。来源:灵境地平线

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