【2017年整理】HFSS集总端口详解—LumpedPort.docVIP

HFSS集总端口详解—Lumped Port b-/ztZ@u b-/ztZ@u HFSS集总端口详解总所周知，在HFSS里面，集总端口是内部端口，相当于测试系统的内阻，通过测试系统给结构加入信号，因此使用者需要指定端口阻抗，端口阻抗设定为测试系统的内阻，以消除测试系统引入的阻抗匹配问题。 b-/ztZ@u b-/ztZ@u 要讨论集总端口，我们可以从研究同轴电缆中的场开始。同轴电缆是一个由介质分隔的内导体和外导体构成的波导。在同轴电缆的工作频率内，它们将以横电磁 (TEM) 模式工作，意思是电场和磁场矢量在沿电缆传播的波方向不存在分量。也就是说，电磁与磁场全部存在于截面平面内。在HFSS里面，我们可以计算同轴电缆的这些场与阻抗，如同轴电缆模型所示。 b-/ztZ@u 描述:请输入描述 图片:图片8.jpg b-/ztZ@u 上述同轴电缆问题存在一个解析解，结果显示，电场的下降与内外导体之间的 1/r 成正比。因此，既然我们已经知道了电场在同轴电缆截面处的形状，就可以它设为一个集总端口。这一条件的激励选项包括以下方式：通过线缆阻抗、施加电压与相位；或通过施加电流；或作为与外部定义电路的连接。尽管存在这三个选项，电场总是会随 1/r 以一个代表（用户指定）输入和（未知）输出波之和的复数值而变化。 b-/ztZ@u b-/ztZ@u 对于同轴电缆，我们需要在一个环形面上应用端口。在其他情况下，我们也可以使用‘集总端口’边界条件。‘集总端口’可用于如下几何：一个桥接两个导电面之间狭隙的表面。假设电场在两个边界面之间大小均匀，软件自动计算‘集总端口’面的高度与宽度，它应当远小于周围材料中的波长。‘集总端口’常用于激励带状线和共面波导。 b-/ztZ@u 描述:请输入描述 图片:图片9.jpg b-/ztZ@u 集总端口’条件的另一项应用是模拟小型电气单元，例如着与微波电路连接的电阻、电容、或电感。‘集总端口’可以用于指定模拟域内两个导电边界之间的有效阻抗。还有一个附加的‘集总RLC’边界条件，它的公式与‘集总端口’相同，但有一个定制用户界面以及不同的后处理选项。Wilkinson 功率分配器示例可以很好的演示这一功能。 b-/ztZ@u b-/ztZ@u 利用‘集总端口’求解了模型的解之后，HFSS会自动后处理 S 参数，以及模型中每个‘集总端口’的阻抗，但仅支持计算 TEM 模型波导的阻抗。也能计算非常接近 TEM 的结构中的近似阻抗。一旦传播方向存在明显的电场或磁场，我们将不能使用‘集总端口’条件。作为替代方案，我们可以使用‘波端口’边界条件。 b-/ztZ@u b-/ztZ@u HFSS集总端口创建方法 b-/ztZ@u 在电磁场集中的位置上作二维物体，信号线与地连接 做好的二维物体选中定义为集总端口 作积分线（必须），给定端口阻抗（必须） b-/ztZ@u b-/ztZ@u 描述:请输入描述 图片:图片10.jpg b-/ztZ@u HFSS集总端口的应用注意事项 Lumped Port是内部端口，必须定义在周边有场存在的区域 集总端口的长和宽要远远小于波长 端口积分线的起点和终点必须和Perfect E或金属表面相接 集总端口的侧边是Perfect H，两个集总端口的边缘不能相接 可以和Wave Port混合定义 仅能用于TEM模式或准TEM模式 不可用于波导等非TEM模式的传输线中 不能进行DeembedingRAD，大家用得最多的，HFSS里最先使用的界面。 [S,$E6j$ 1，运用这个边界时，一般要模型距离天线的边缘，为最低计算频率所对应电长度的0.25倍； [S,$E6j$ 2，RAD边界的吸收性能与入射角相关，当入射角大于40度时，吸收效果明显下降； [S,$E6j$ 3，辐射边界条件的网格密度对于天线辐射特性的计算精度有影响； [S,$E6j$ 4，定义辐射边界条件的面处积分得到远场辐射方向图，也可以自行定义计算远场时的积分面。 [S,$E6j$ [S,$E6j$ PML边界： [S,$E6j$ [S,$E6j$ 1，运用这个边界时，一般要模型距离天线的边缘，为最低计算频率所对应电长度的0.05倍，可以良好的吸收。但是求解远场方向图时，仍时0.25倍的电长度。 [S,$E6j$ 2，PML，可以实现真正的零反射，表示无限大的自由空间。 [S,$E6j$ 3，远场计算时，软件自动将PML的基准面定义为积分表面，以便得到远场图。 [S,$E6j$ 4，可以替代RAD，计算更精确。 [S,$E6j$ [S,$E6j$ FE-BI [S,$E6j$ 专门针对大尺寸的开放结构仿真； [S,$E6j$ 对辐射体距离没有要求