HFSS端口和激励(官方说明).pdf
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2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.1ANSYS,Inc.Proprietary2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.1ANSYS,Inc.ProprietaryHFSS基础培训教程基础培训教程端口和激励ANSYS中国2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.2ANSYS,Inc.ProprietaryHFSS设计流程DesignSolutionTypeParametricModelGeometry/MaterialsAnalysisSolutionSetupFrequencySweepAnalyzeResults2DReportsFieldsBoundariesExcitationsMeshRefinementSolveMeshOperationsConvergedFinishedUpdateNOYESSolveLoop2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.3ANSYS,Inc.ProprietaryHFSS端口、激励类型2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.4ANSYS,Inc.Proprietary端口的含义端口的含义计算计算S参数时信号进入和输出的地方参数时信号进入和输出的地方在端口处加电,在端口处测量类似于实际测量时的探针通过探针加电,在探针上测量2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.5ANSYS,Inc.Proprietary5实测环境中存在的电磁场2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.8ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort外部端口通过传输线方式将信号加入结构中端口定义为传输线的截面,HFSS在端口处求解传输线的特性,得到特性阻抗,用于计算S参数传输线以端口的形状可以向后无限延展端口是理想匹配负载LumpedPort内部端口相当于测试系统的内阻,通过测试系统给结构加入信号使用者指定端口阻抗,端口阻抗设定为测试系统的内阻实际求解时可以不画出探针结构端口面所在处有可能产生反射FloquetPortHFSS可以定义的三种端口可以定义的三种端口WavePort求解微带线LumpedPort求解微带线2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.9ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort92011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.10ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort是传输线的截面,信号通过传输线进入结构是传输线的截面,信号通过传输线进入结构端口面所在位置就是参考面,对计算S参数的相位很重要对于包含开放结构的传输线(如微带线)可建立二维物体用以定义端口WavePort所定义的位置上,场只能是单向存在的所定义的位置上,场只能是单向存在的整个结构的最外面,与背景相交接与理想导体相交接WavePort的边是的边是PerfectEWavePort的定义的定义求解空间非求解空间2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.11ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort的边缘相当于的边缘相当于PerfectE对于外围是开放结构的传输线,端口要做够大,避免端口边缘与信号线产生耦合,影响传输线的特性端口所在的面不能被金属层穿越分割端口所在的面不能被金属层穿越分割将造成端口场分布的变化,使得求解模式不是预想的结果WavePort设置时的注意事项设置时的注意事项错误的定义:
地平面将传输线分割成两部分AB正确左右过窄高度不足2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.12ANSYS,Inc.ProprietaryWavePorts只能定义在没有场分布的区域。
只能定义在没有场分布的区域。
定义在仿真对象和背景交接处定义在理想导体表面以简单的以简单的2-port波导为例:
波导为例:
端口设定在波导的端截面处。
端口面积需限制在波导截面内。
选择表面或相应的2D物体来定义端口。
WavePort表面表面2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.13ANSYS,Inc.ProprietaryWavePorts需要一段横截面具有连续性的长度HFSS假设每一个定义的端口都连接到一个半无限长且具有与端口形状相同的截面的波导上.当对S参数求解时,仿真器假设的激励源是自然辐射场(包含多模)在端口横截面的叠加.Port1Port2Port3Port42011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.15ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort距离不连续性应当有充分的距离距离不连续性应当有充分的距离在模型中保留一段均匀传输线确保凋落高阶模式充分衰减通过“Ports-onlySolution”计算所需长度WavePort设置时的注意事项nouniformcrosssectionatWavePortsuniformcrosssectionaddedforeachWavePort2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.16ANSYS,Inc.Proprietary包含一段横截面具有连续性的长度,使高次模得到足够的衰减包含一段横截面具有连续性的长度,使高次模得到足够的衰减.EvanescentWaves的传输系数为的传输系数为e-z(为衰耗系数,为衰耗系数,为位移)为位移)可选可选:
通过通过“Ports-onlySolution”先得出高次模的衰耗系数先得出高次模的衰耗系数。
利用公式利用公式20log(e-z)=-20dB计算使得高次模衰减至可忽略不计的距离。
计算使得高次模衰减至可忽略不计的距离。
利用以上计算得到的位移利用以上计算得到的位移z调整端口的延伸长度。
调整端口的延伸长度。
端口延伸和高次模问题端口延伸和高次模问题2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.17ANSYS,Inc.Proprietary单根微带传输线单根微带传输线宽度为微带线宽度w的5倍,或者介质高度h的三倍,左右对称取5w和3h较大的高度为介质高度的5倍到10倍左右端口的下边从地平面向上,不要跨越WavePort设置实例设置实例w5w或3h较大者h510h5w2+w或3h2+w注意:
如果建立的端口高度或宽度超过了/2,则不要采用此规则,应该适当减小端口的尺寸,避免出现波导模式2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.18ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort设置实例设置实例耦合微带传输线耦合微带传输线宽度为微带线宽度w的5倍,或者介质高度h的三倍,左右对称取5w和3h较大的高度为介质高度的5倍到10倍左右端口的下边从地平面向上,不要跨越注意:
如果建立的端口高度或宽度超过了/2,则不要采用此规则,应该适当减小端口的尺寸,避免出现波导模式w5w或3h较大者h510h2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.19ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort设置实例设置实例单根带状线单根带状线端口边缘到带状线边缘的距离应为宽度w的3.5倍,或者介质高度h的1.5到2倍,左右对称根据宽高比确定高度由上下两个地平面的距离决定wwh时3.5wh8w或3h4h注意:
如果建立的端口高度或宽度超过了/2,则不要采用此规则,应该适当减小端口的尺寸,避免出现波导模式wh时1.5h2h2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.20ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort设置实例设置实例多根带状线多根带状线端口边缘到带状线边缘的距离应为宽度w的3.5倍,或者介质高度h的1.5到2倍,左右对称根据宽高比确定高度由上下两个地平面的距离决定wh注意:
如果建立的端口高度或宽度超过了/2,则不要采用此规则,应该适当减小端口的尺寸,避免出现波导模式wh时3.5wwh时1.5h2h2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.21ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort设置实例设置实例无地线共面波导无地线共面波导宽度为2g+w的3倍左右高度为介质高度h的4倍以上传输线应当基本上在端口的上下位置的中央gw2g+wh410h3(2g+w)注意:
如果建立的端口高度或宽度超过了/2,则不要采用此规则,应该适当减小端口的尺寸,避免出现波导模式2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.22ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort设置实例设置实例有地线共面波导有地线共面波导宽度为2g+w的3倍左右高度为介质高度h的4倍以上端口的下边框与地线位置一致gw2g+wh410h3(2g+w)注意:
如果建立的端口高度或宽度超过了/2,则不要采用此规则,应该适当减小端口的尺寸,避免出现波导模式2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.23ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort设置实例设置实例有地线共面波导地线较窄时有地线共面波导地线较窄时宽度为2g+w的3倍左右高度为介质高度h的4倍以上传输线应当基本上在端口的上下位置的中央将端口矩形减掉一部分,使得端口边框与地线相接触端口的边框是电壁,从而确保两边的地电位相等,保证传输CPW模式注意:
如果建立的端口高度或宽度超过了/2,则不要采用此规则,应该适当减小端口的尺寸,避免出现波导模式gw2g+wh410h3(2g+w)2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.24ANSYS,Inc.ProprietaryGSSG结构结构端口的边框距离地边缘2g+w高度为介质高度h的4倍以上无地线的GSSG结构设置与此相同WavePort设置实例设置实例gw2g+wh410h注意:
如果建立的端口高度或宽度超过了/2,则不要采用此规则,应该适当减小端口的尺寸,避免出现波导模式2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.25ANSYS,Inc.ProprietaryGSGSG结构结构端口的边框距离地边缘2g+w对于中间的地,将端口矩形减掉一部分,使得端口边框和中间地相接触端口的边框是电壁,从而确保两边的地电位相等高度为介质高度h的4倍以上WavePort设置实例设置实例gw2g+wh410h注意:
如果建立的端口高度或宽度超过了/2,则不要采用此规则,应该适当减小端口的尺寸,避免出现波导模式2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.26ANSYS,Inc.ProprietaryWavePort设置实例设置实例同轴馈电双极振子天线同轴馈电双极振子天线WavePort定义的位置在整个求解空间内部直接定义WavePort将导致端口求解失败,HFSS报错在WavePort所在位置增加理想导体物体,将端口完全覆盖理想导体的内部不求解场理想导体圆柱求解空间WavePort所在位置上,场能够双向存在,从而导致求解报错用理想导体圆柱覆盖端口所在位置,确保场的单向存在2011ANSYS,Inc.Allrightsreserved.29ANSYS,Inc.Proprietary无须定义终端线通过电流积分得到端口特性多导体传输结构端
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- HFSS 端口 激励 官方 说明