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5.3.3 HFSS 集總端口激勵

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    集總端口激勵和波端口激勵是 HFSS 中最常用的兩種激勵方式。集總端口類似于傳統(tǒng)的波端口,與波端口不同的是集總端口可以設(shè)置在物體模型內(nèi)部,且用戶需要設(shè)定端口阻抗; 集總端口直接在端口處計(jì)算 S 參數(shù),設(shè)定的端口阻抗即為集總端口上 S 參數(shù)的參考阻抗;另外,集總端口不計(jì)算端口處的傳播常數(shù),因此集總端口無法進(jìn)行端口平移操作。集總端口常用于微帶線結(jié)構(gòu)。

    和波端口設(shè)置過程一樣,在 HFSS 中,對于模式驅(qū)動和終端驅(qū)動兩種不同的求解類型,集總端口激勵的設(shè)置過程也是不同的,這里同樣就模式驅(qū)動和終端驅(qū)動兩種情況分別進(jìn)行講解。還是以圖 5.29 所示微帶線電路為例進(jìn)行講解,需要注意的是,因?yàn)榧偠丝谛枰O(shè)置在模型內(nèi)部,因此圖示外部半透明的空氣腔需要設(shè)置得比微帶線電路板稍大一些。

    1.模式驅(qū)動求解類型下波端口的設(shè)置

    和波端口不同,集總端口邊緣不與任何邊界相連的部分默認(rèn)邊界條件是理想磁邊界,因此集總端口的尺寸比波端口小,只需如圖 5.35 所示在微帶線和參考地之間建一個與微帶線相同寬度的矩形面即可。


圖 5.35 集總端口

    (1)在圖 5.35 所示位置新建一個矩形面作為集總端口平面,該矩形面的上下邊緣分別和 微帶線和參考地相接,矩形面的寬度和微帶線的寬度相同。

   (2)選中該矩形面,從主菜單欄選擇【HFSS】→【Excitations】→【Assign】→ 【Lumped Port】,或者在三維模型窗口單擊鼠標(biāo)右鍵,從彈出菜單中選擇【Assign Excitation】→【Lumped Port】,打開如圖 5.36 所示的模式驅(qū)動求解類型下“集總端口設(shè)置”對話框。


圖 5.36 “集總端口設(shè)置”對話框之一 

    (3)在該對話框中,Name 項(xiàng)是集總端口的名稱,默認(rèn)的集總端口名稱為 LumpPort1; Full Port Impedance 欄的 Resistance 項(xiàng)和 Reactance 項(xiàng)分別表示端口阻抗的電阻和電抗值,這 里設(shè)置端口阻抗為 50歐姆,則在 Resistance 項(xiàng)輸入50,在 Reactance 項(xiàng)輸入 0。

    (4)單擊下一步按鈕,打開圖 5.37 所示界面,設(shè)置求解的模式數(shù)和積分線。Number of Modes 項(xiàng)是在仿真分析時需要計(jì)算的模式數(shù),集總端口激勵中模式數(shù)的值等于端口處微帶線的個數(shù),由軟件自動設(shè)置,此處的值為1;下方的Mode、Integration Line、Characteristic Impedance(Z0) 項(xiàng)分別表示各個模式對應(yīng)的積分線和特性阻抗的計(jì)算方式。其中,單擊 None,在其下拉菜單中 選擇 New Line…,此時會回到三維模型窗口,進(jìn)入積分線設(shè)置狀態(tài);分別在端口的上下邊緣的中點(diǎn)位置單擊鼠標(biāo)確定積分線的起點(diǎn)和終點(diǎn),設(shè)置好積分線,之后自動回到“波端口設(shè)置”對話 框,此時 None 變成 Defined。單擊模式1 對應(yīng)的 Characteristic Impedance(Z0)列,設(shè)置特性阻抗的計(jì)算方式,在其下拉列表中可以選擇 Zpi、Zpv或Zvi 3 種方式中的一種。


圖 5.37 “集總端口設(shè)置”對話框之二

    (5)再次單擊下一步按鈕,打開圖 5.38 所示的后處理界面,設(shè)置端口的歸一化處理 信息。選擇 Renormalize All Modes 項(xiàng),在 Full Port Impedance 欄輸入50,表示需要對 S 參 數(shù)進(jìn)行歸一化處理,且歸一化的阻抗為 50。


圖 5.38 “集總端口設(shè)置”對話框之三

(6)最后單擊完成按鈕,完成模式驅(qū)動求解類型下集總端口的設(shè)置。

     設(shè)置完成后,集總端口名稱會自動添加到工程樹的 Excitations 節(jié)點(diǎn)下。 設(shè)置完成后的集總端口激勵如圖 5.39 所示。


圖 5.39 完成后的集總端口

    2.終端驅(qū)動求解類型下集總端口的設(shè)置

     這里仍然以圖5.35 所示微帶線電路為例說明終端驅(qū)動求解類型下集總端口的設(shè)置過程。模型中信號線名稱為 Microstrip1 和 Microstrip2,參考地平面的名稱為 GND,集總端口設(shè)置步驟如下。

(1)在圖 5.35 所示位置建一矩形面作為集總端口平面,該矩形面的上下邊緣分別和微帶 線和參考地相連,矩形面的寬度和微帶線的寬度相同

(2)選中該矩形面,從主菜單欄選擇【HFSS】→【Excitations】→【Assign】→【Lumped Port】,或者在三維模型窗口單擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出菜單中單擊【Assign Excitation】→ 【Lumped Port】,打開圖 5.40 所示終端驅(qū)動求解類型下的“集總端口終端線設(shè)置”對 話框。


圖5.40 “集總端口終端線設(shè)置”對話框

(3)在該對話框中,左側(cè) Conducting Objects 欄列出了所有與該端口相接觸的導(dǎo)體,通過對話框的按鈕把參考地移動到 Reference Conductors 欄;在本例中,選 中 GND,然后單擊按鈕,把 GND 添加到 Reference Conductors 欄。

(4)然后單擊OK按鈕,完成終端驅(qū)動求解類型下的集總端口激勵的設(shè)置。設(shè)置完成后,集總端口和終端線會自動添加到工程樹的 Excitations 節(jié)點(diǎn)下。