HFSS PORT 终极解决方案（二）

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本文大纲
本文章分三部分：
* Y* n" V+ `5 `' R$ j（一）wave port与lumped port的理解
% F8 Y$ Q' q" A. U, |* O3 z- T# v（二）两种port的仿真操作用法
9 x$ r6 v2 o" F; K2 H, m（三）S参数归一化的问题
9 g- ^9 k1 ~1 C8 t说明：这里说的port主要是针对Ansys的HFSS电磁场全波仿真器

- u/ a, y: }& i, ]简单介绍下HFSS：
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：
① 基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题
② 端口特征阻抗和传输常数
③ 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。
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
1 E6 a  m- T5 q! j& I1 o
, y* ?8 J* D  [( t2两种port的仿真操作用法
1.微带线下wave port
" h# F" M. D* D* y9 z2 q4 ]0 I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。

4 t8 o5 m  `- }* a& [图5
/ h2 I: h- X5 ]. o0 [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。

3 S" I% P2 u6 _& H" Q图6
2.微带线下lumped port
6 }- h. t7 {2 d( ]+ r7 _! U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
7 ^7 h: T: `9 p7 H8 ^) i
& g6 b& V# b: V, k) i图7
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
3 l7 [, e' _, V( \% M2 I' a
图8
: [8 o( {4 R) ]5 c4 V6 i3.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。

: p3 p& ?9 U. d8 W9 e; l图9
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。

图10
* E* N" W( N8 |7 w& h9 t) D4.带状线下lumped port
! G0 G" r9 ?7 L: b* z- J2 y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。

3 v0 }- L3 D- P* v# d' F, {2 K# P4 O% o图11
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。
" U; B' o8 W& A# l: l
5 p! f8 O! ?# {# M图12
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
# V+ d% Y, r0 Y+ P
图13
7 ?, \- L2 A* t! j# M  r未完待续.....

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无痕03356

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