在HFSS和CST中,波端口都用于模拟电磁波的传播,特别是在处理封闭结构(如波导、同轴电缆)以及包含多个传播模式的模型时,波端口是不可或缺的。
不同结构波端口的设置
圆形波导
同轴线缆
微带线
共面波导
波端口的极性设置
积分线
用坐标系对齐
用积分线对齐
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不同结构设置波端口
波端口尺寸
波端口一般用于激励传输线和波导结构。
设置波导结构上的波端口由波导的横截面来确定。
但是,对于传输线(例如,微带、CPW、槽线),端口设置应仔细考量。有时,传输线是大型PCB结构的一部分,这使得端口大小设置很重要。
不同波导和传输线结构的设置波端口方式如下:
1、圆形波导
由波端口p1激发的沿其长度的均匀圆截面的圆柱形波导的HFSS模型如下所示。不需要定义端口大小,由横截面完全确定。
2、同轴电缆
下图表示一条同轴电缆。不需要定义端口大小,由屏蔽结构的内部和外部半径决定。
3、微带传输线
下图显示了微带传输线的HFSS模型和设置波端口的方法,
HFSS模型见上图。端口的底部与微带的地面接触。端口宽度会影响端口阻抗和传播模式。如果定义的端口太窄,更多的场将与侧壁耦合。端口的高度受基板介电常数的影响。如果介电常数过高,少部分的场会在空气中传播,所以波端口可以变短。
4、共面波导
下图显示了一个共面传输线的HFSS模型。每个端口的左右边缘必须接触到左右地面平面。建议将端口尺寸设置为8h x 10w,其中“w”表示带线的宽度,“h”表示基板的高度。
在波形端口上自动创建PEC
在HFSS中,波端口必须只在一侧“solve inside”对象。内部波端口需要一个PEC对象连接并覆盖,然后求解才可以进行。因此,HFSS边界设置选项会在必要时自动向每个新创建的波端口添加PEC提示。当创建一个新的波端口并需要PEC时,将打开一个对话框窗口,允许用户通过扩展指定厚度的端口面来创建。
设置模式极性
1、用积分线
通过绘制积分线,您可以设置模式的极性。
2、Align Modes Analytically Using Coordinate System
此选项用于对齐标准波导的模式,如正方形波导、矩形波导、同轴波导等。
绘制U-V轴以确定模式对准方式。U轴必须位于端口平面的中心位置,并将端口分割为相同的属性。
3、Align Modes Using Integration Lines
此选项适用于使用可能具有退化模式的非标准波导的高级用户。任何简并模的组合都会产生另一种简并模的组合。这些模态的方向没有唯一性。要获得一个唯一的方向,高级用户可以选择这个选项,使用集成线来对齐模式,并适当地定义集成线。在定义模式对齐的集成线之前,必须具备关于模式模式的先验知识。您不能随机地绘制积分线。它们对于获得您想要的模式对齐非常重要。请参见下面所示的端口面上定义的集成线1和2,以及“模式”子面板中的设置。
hfss中设置激励需要根据模型的具体结构和特性来设定波端口的尺寸,以确保能够完整包含场分布。支持Modal和Terminal两种求解类型,Modal求解类型以入射波形式通过端口激励模型,而Terminal求解类型通过电压与电流激励模型。端口特征阻抗由端口实际形状和场分布决定,因此得到的S参数是广义S参数。