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HFSS端口应用详解:Wave Port 、Lumped Port(二)

2020.9.28

4.新增Wave Port端口平面不紧贴free space:

在PCB的侧边YZ平面上,另建一个“矩形平面”,该平面紧贴传输线但不贴free sapce boundary,在这个新的平面上设置Wave Port,如下图:

20150723053249527.jpg

上图可以看到HFSS仿真得到的传输线的特征阻抗是223.9ohm左右,与Polar的计算结果偏差很大,这个结果时错误的。

5.新增Wave Port端口大平面且紧贴free space:

在PCB的侧边YZ平面上,另建一个“矩形平面”,该平面紧贴传输线且紧贴free sapce boundary,平面下部超出PCB下边沿,在这个新的平面上设置Wave Port,如下图:

上图看到,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。

6.新增Wave Port端口小平面且紧贴free space:

在PCB的侧边YZ平面上,另建一个“矩形平面”,该平面紧贴传输线且紧贴free sapce boundary,但是这个平面的下方与PCB板下边沿平齐,在这个新的平面上设置Wave Port,如下图:

20150723053300783.jpg

上图看到,HFSS计算得到的传输线的阻抗大约是131.8~133ohm,这个结果与原型中的Polar的特性阻抗计算值基本吻合,但是偏小。

结论:

由上面的几种仿真结果对比我们可以归纳出Wave Port的两点结论:

  1. Wave Port必须设置在外部端口上,即一定要贴着free space boundary;

  2. Wave Port平面的大小对仿真结果精度有较大影响。

通常HFSS的Wave Port平面的规则如下:

双带状线的Wave Port平面尺寸规则

20150723053314708.jpg

单带状线的Wave Port平面尺寸规则

以上是一些常用的Wave Port使用规则,其实在实际的应用中Wave Port也可以用作内部端口,但是此时需要做特殊处理,具体应用我们在下一期再介绍。

二、Lumped Port

Lumped Port是HFSS里面的内部端口,它需要通过测试系统来给结构加入信号,类似于测试系统的测试探针。因为Lumped Port注入给结构的是电压和电流信号,因此Lumped Port必须要指定端口阻抗,否则就会导致信号源短路,Lumped Port端口的阻抗一般设置与测试系统的内阻一致。同理,因为是电流和电压信号,Lumped Port必须要有参考也叫回流通路,因此Lumped Port必须要有两个端口面,其中一个端口面为参考面。

2.Lumped Port应用:

因为Lumped Port定义的输入是电压和电流信号,因此一般Lumped Port端口主要用于信号完整性分析,即电路仿真中需要考虑布线寄生效应。Lumped Port的典型应用如下:

1)同层走线:

20150723053603717.jpg

2)相邻层走线:

3)多针脚连接器:

20150723053616787.jpg



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