|
|
EDA365欢迎您！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
+ U9 P& p& k1 u* T j
/ \3 z0 G: E7 V" \
/ V5 I: V* x4 `. v' @ A7 L射频百花潭 ( r# q* l( t4 J2 q& T) O
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。' }* x7 W) c* ?( ]1 f0 h4 D1 z2 i
$ F% v/ F4 ^1 n: i0 {) G0 M) y( _! X+ V
& `6 j5 q6 `0 f; ^8 A9 O. ?1传输线原型：8 C& e: q Z s0 ^
3 s% L% r/ Q8 q6 E+ f" Z# o2 k; H* ?) [# _
8 u0 {; F& l& G |% I0 ]
# l' B* H9 F4 {
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：& u5 K# M- I' S6 ^
; w% E& j/ a! F7 A Q; J由上图有Polar计算得到的传输线的特性阻抗是138.27ohm。# X1 R- P# m7 w5 e5 h" J' w0 {
" K0 S2 l5 v6 F' a- }2 F) \
2airbox背景作为WavePort端口' r4 }2 r! P" W! E
% q9 w, K) k) D! k5 |# \8 p9 }7 M2 l0 Q4 S: n4 W
$ l* W9 i7 w/ O! J4 D: C2 `( L
. s9 H, l7 R2 N8 Q& j" R
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:/ S& O9 A- h' R4 m. v
( U9 } i7 E! F$ \
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。/ o4 V2 T; L+ `+ t" z" C* j4 q
3 Y3 x( n* x5 A- b
& i$ y0 k0 h1 {" H3 L; |1 \# l
* k# `9 G/ ]- Y; ]0 H1 J" P1 d' L6 e6 B1 s2 c) w% C7 Y
3以PCB侧边YZ平面作为WavePort端口9 w8 l& v( H1 b: Q% K
B* S2 u& w* M |( D
3 I/ L# T) w" s. H5 w9 T. t Y) c
5 W, g, }' Z+ D$ O P
: L1 c; `3 N% e' i6 i+ v2 V- F( g
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:% ~! w4 u0 Z2 t
$ U! A/ w8 x9 p/ }! E8 X9 h! a
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。
" @6 W) c1 \- S! P; U" p4 j+ O4 Z9 W! X8 y' u
" h' Q. S+ P6 k3 R0 @3 `$ n& C7 z
Wave Port端口不紧贴free space：! O6 q/ ?0 Q( \; p$ p
" b: ?- }1 b {6 G8 C! _' w
& \) k9 t# w! {+ r4 w1 O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:
- C/ y! S3 x+ A7 t, m![]() 5 \3 e) m7 Z2 J2 X# V! H
* O5 m y" X/ V; y Y
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。6 m- {2 v5 `0 h$ E8 ]
" _6 s. R k& ]6 f5 }# S; v/ ?! ~8 a2 u9 H# a' u
3 w3 {8 W" {/ ]' g4新增WavePort端口平面不紧贴free space
8 y( L a. F. s6 m( j4 j. L$ A* v1 Z* f* X x C
; P# h5 m' H) S/ a7 `0 q4 T
' _+ ~8 [$ ]1 A; e" n: K: i, Y: ^8 E% M- N, i
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：0 U4 m+ T7 z; W" }& Z- F
' B- L }; x, I& f! }
5 {/ s, L+ O; a# ]' Y- ]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。
* \! h+ o; p* w& F4 c: e: i: D, w; n8 R! k
, [* ?) c% e! q( a$ @
& R' y1 a: E' C9 v
3 N/ B8 D. |- O5 [( \% j
5新增WavePort端口大平面且紧贴free space( C$ @; o; b, u. q
& B6 r2 e) Z* E m
3 j% X- Y( v7 N
3 S# T( v! s R5 H: @! q
" Z Q5 b P5 C. |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：
( N7 c: d" B2 b5 g+ T![]()
. d7 c2 \5 i3 `; z9 B2 J1 b" l' v4 T
8 |7 ~! N2 a, r! Y% @( F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。
* E: H3 T2 ]5 e
$ `% B1 C, T5 T2 F, h x4 O- |" U& w5 `$ f( d3 j/ w& O
* S1 Z" t2 e; g/ d* L( }' B9 V1 R! E
6新增WavePort端口小平面且紧贴free space：
7 `3 k5 ^' Z' l/ [- X% y( B0 e+ ~
. G" u" @5 _4 T. Q) Y- f9 ~
- K* Z9 S7 o) \4 E& }/ g+ ]* g8 k- a
* D! i: L2 K5 L0 q7 T4 X
3 ?* S& U$ ?" h2 R3 j, {7 J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：; Q% [" |' B5 f! y0 ? K$ S
![]() $ F2 k- m1 W$ V0 Y5 ?
- O& ~% ]" y2 s5 z* f" v8 B* \3 q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。! p. X8 c# T% @
3 `7 j. d5 R6 G, V! [, R& f$ n+ [" Q+ N% o# y! p
' R+ o# `! [4 z/ V
7结 论$ p5 h3 Q: B4 k7 u4 f9 s
a" W) P3 s9 D$ q/ ^* t
! k5 A$ w; s0 K$ l7 z+ r1 Z+ V* i' s9 i
`/ }! l1 k4 G$ h3 T a8 M( H
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：
3 h; r( V! S6 h# P/ F$ gWavePort必须设置在外部端口上，即一定要贴着free space boundary；" F& c9 y/ q x" F8 q
WavePort平面的大小对仿真结果精度有较大影响。* Y; m1 f7 b! s9 n1 a$ h: l, K
s+ D, r; D! F6 }2 ?" C
通常HFSS的Wave Port平面的规则如下：9 a* U& R2 g1 w
![]()
5 s# N) w$ F2 W6 O2 \, _; }; A7 r0 \' A$ i3 Y
双微带线的Wave Port平面尺寸规则 0 l2 |( k$ y5 k5 w, ? Z" k
: t1 y, A. }8 l) J8 J% B
$ q/ u( b+ z2 y+ M, g5 n4 v5 Q! M1 c& {- c2 \$ E
2 V0 H% w, U( G# i3 \. y& f. l
6 ^( l" c+ K8 J, I- C Q双微带线的Wave Port平面尺寸规则 1 ~+ U, T1 |: I( W( Z
* J# |$ D! N6 s( y* S$ D
* d9 W( b# k6 {4 X1 `, `
* q9 l4 M. u: z8 ?5 ?- ^$ A
双带状线的Wave Port平面尺寸规则 V5 Z6 U/ A7 Z5 ?
* Y) L$ ]# k8 ^, a6 ^单带状线的Wave Port平面尺寸规则 , n. m; l" p2 b
% B3 h& r& N, Q; U
; Q7 h# {; j, u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。0 ~% P% o) ]* U) p9 A, ?
7 \! V- G0 |6 H" [8 L/ e
" S2 V. l% o% Q* B6 V3 a* E
) j% ]( D; o: L3 |1 V更多精彩请加入“中国射频微波微信第一群”， 先加徐老师微信号：15989459034，注明公司，射频领域及方向，通过验证后加入。（注：本群属纯技术研讨群，销售代理等非射频技术人员勿加）！?
7 g$ U; b8 ?5 g1. 本群4000人，成员涵盖了国内所有射频方向企业，高校，研究所。其中教授，总监，总经理，主任专家，海归，千人计划，长江学者，首席科学家，博士700+人。! M& F' i! Z5 P/ j
2. 本微信群由“兴森快捷-安捷伦射频高速联合实验室”射频负责人，《ADS2008/2011射频电路设计与仿真实例》《HFSS射频仿真设计实例大全》电子工业出版社，主编徐兴福建立。6 i* z: T7 R N+ ]
3.欢迎投稿及合作。 |
|
/1 
发表于 2019-9-27 15:10
QQ好友和群
QQ空间
腾讯微博
腾讯朋友
微信
收藏
支持！
反对！