HFSS PORT 终极解决方案（二）

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本文大纲
本文章分三部分：
+ L9 B0 g: b) w0 k: z（一）wave port与lumped port的理解
# I$ [( @8 c! Q& x6 x* @（二）两种port的仿真操作用法
（三）S参数归一化的问题
) R+ @9 L0 D+ x3 u9 G; t6 |( Z% r8 T说明：这里说的port主要是针对Ansys的HFSS电磁场全波仿真器
1 \$ l' E1 T* }+ D3 `
6 @" L8 Q  Y, w' m( ~简单介绍下HFSS：
( C; u+ A0 h3 {! z* y+ `' ^ANSYS HFSS，是ANSYS公司推出的三维电磁仿真软件；是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的电子设计工业标准。HFSS提供了一简洁直观的用户设计界面、精确自适应的场解器、拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器，能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场。HFSS软件拥有强大的天线设计功能，它可以计算天线参量，如增益、方向性、远场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴比。使用HFSS，可以计算：
) v  r! F8 g  A① 基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题
& X! h$ a3 D5 m8 R1 w! w② 端口特征阻抗和传输常数
- X# T- @. m: v. W; J! A( r③ S参数和相应端口阻抗的归一化S参数
④ 结构的本征模或谐振解。
& {, v5 L; v, F而且，由ANSYS HFSS和ANSYS Designer构成的ANSYS高频解决方案，是目前唯一以物理原型为基础的高频设计解决方案，提供了从系统到电路直至部件级的快速而精确的设计手段，覆盖了高频设计的所有环节。现在最新的版本应该到了ANSYS HFSS 16.
ANSYS workbench

+ @0 Z' T, X" ~$ }0 d2两种port的仿真操作用法
) U! f  f$ A* o1.微带线下wave port
. U+ a# \1 `5 l( K7 f4 I. H如图5所示，首先在背景的表面上画一个sheet，也就是长方形，长方形的高度需要为导体与参考平面的6-10倍，宽度大约为导体宽度的5倍左右，以保证wave port足够的大，能覆盖到导体周围的磁力线，减小仿真偏差，另外要保证port能够同时接触到参考平面和导体。

5 B, F) m$ f; T3 p$ Y图5
: p+ d1 X' C; p% u  Z然后选中刚才所画的sheet，点击右键选中则“assign excitation”里的“wave port”然后在对话框里选好参考平面就OK了，见图6所示。

图6
( W( V6 Q2 R% q$ b2.微带线下lumped port
: ]4 F) A& F6 l8 ~如图7所示，同样需要画一个sheet，不过这个sheet没有高度宽度要求，但是它需要一边接触导体，一边接触参考平面，注意下sheet不要接触到空气盒（airbox），不然仿真时可能会报错
/ p- b' p) Z+ C0 w+ J- R
图7
' k% D$ @9 Z0 p0 I* J然后选中刚才所画的sheet，点击右键选中则“assign excitation”里的“lumped port”然后在对话框里选好参考平面就OK了，见图8所示

图8
3.带状线下wave port
如图9所示，首先在背景的表面上画一个sheet，长方形的高度需要为导体与参考平面的6-10倍，宽度大约为导体宽度的5倍左右，以保证wave port足够的大，能覆盖到导体周围的磁力线，另外要保证port能够同时接触到两个参考平面和导体。
# G* {1 Q0 J( ~. S
" o) T' p' D* A  y图9
# e6 U3 g; A2 K7 f% y# @  z0 r, q然后选中刚才所画的sheet，点击右键选中则“assign excitation”里的“wave port”然后在对话框里选好两个参考平面就OK了，见图10所示。
+ x. l" j6 p" f% D
图10
; k" a' L: U6 ]4.带状线下lumped port
& I! V  d4 x9 V3 v带状线下lumped port比较特殊点，因为有两个参考平面。最好下port之前将导体内缩一点以便下port，也就是说导体的边界比参考平面稍微短一点，然后在参考平面间画一个sheet，上下边必须要同时接触到两个参考平面 ，如图11所示，然后选中该sheet点右键选择“assign boundary”里的“Perfect E”设为理想电边界。
2 G6 R! s6 t0 [5 s/ V& F
6 _) G* u; Y7 k" y: L图11
' c  M) J3 E+ d/ R/ C% b" U接着类似于微带线下lumped port的做法，再画一个sheet，平行于参考平面，且垂直并接触导体和刚才设置的理想电边界，如图12所示。
- D# o1 _- Y$ f* O) D
4 r1 B: ]+ r* Q3 g! x- t+ @$ k图12
9 W$ ]/ e& \* P7 z0 R! g7 R% G选中刚才所画的sheet，点右键选中则“assign excitation”里的“lumped port”然后在对话框里选好参考平面（刚才设置的理想电边界）就OK了，如图13
$ m0 ?& K) C; I$ D. j" _' q( G
- B2 V- V4 f& f) Z. V8 |图13
未完待续.....

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