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HFSS端口应用详解:Wave Port 、Lumped Port(一)

2020.9.28

一、Wave Port

Wave Port是HFSS中典型的外部端口,这里所说的外部是指只有一侧有场分布,一般都在边界和背景的交界处。外部端口需要通过传输线的方式才能将激励信号加入到结构中,而外部端口通常会定义成传输线的截面。Wave Port截面就是HFSS求解结构参数时的参考面,它对于S参数的相位计算非常重要。HFSS在端口截面处求解传输线的特性,得到端口的特性阻抗和传播常数,用于计算S参数。

1.传输线原型:

传输线线宽W=6mil,线间距S=3W=18mil,线长2000mil,层叠结构是铜厚1.4mil,传输线距离下方的GND平面58mil,介质的介电常数是4.25,如下图:

20150723053154793.jpg

由上图有Polar计算得到的传输线的特性阻抗是138.27ohm。

2.airbox背景作为Wave Port端口:

将Wave Port创建在Boundary face of free space上,且让Wave Port平面紧贴传输线,如下图所示:

20150723053206408.jpg

上图可以看到,HFSS计算得到的传输线的阻抗大约是136.7~138.5ohm,这个结果与原型中的Polar的特性阻抗计算值是完全吻合的。

3.以PCB侧边YZ平面作为Wave Port端口:

将Wave Port创建在PCB的侧边YZ平面上,且让Wave Port平面紧贴free space,如下图所示:

20150723053222907.jpg

上图可以看到,仿真出来的特性阻抗随着频率有比较大的变化,这是因为Wave Port没有考虑传输线上方空间的电磁场效应导致的,因此这个结果是错误的。

3.Wave Port端口不紧贴free space:

将Wave Port创建在PCB的侧边YZ平面上,但是让Wave Port平面不紧贴free space,如下图所示:

20150723053236409.jpg

上图可以看到,HFSS无法继续仿真,因为不但没有考虑传输线上方空间的电磁场效应,而且在free space boundary与PCB侧边上的Wave Port之间的空间上没有电磁场的information。


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