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HFSS波端口Wave Port的設置

文章來源: 網際星空—Ansys HFSS教學    錄入: mweda.com   

        對於非電磁波背景的人,wave port是一個比較抽象的概念,但是在HFSS中是一個很常用的東西,可以把它想成是一個3D立體空間的電磁場輸入,如同一個wave guide。

       以一條傳輸線來說,若以Lump port來激發,其概念就是接到該net的(電壓/電流)點激發源;若以一個wave port激發,其概念就是接到該net的面激發源,其描述在傳輸線輸入端的整個平面空間的電磁場現象。

        從以上描述不難理解,若Wave port所在的平面空間不夠大,將導致傳輸線周圍的電力線與磁力線涵蓋不夠,所以整個模擬值會偏差較大。

        以線寬W=6mils、線距S=3W=18mils、線長2000mils的 傳輸線為例,堆疊結構則是線銅厚1.4mils,訊號線放在高度58mils的substrate上(Microstrip),介電係數4.25,有reference plane.

  1. 把wave port建在boundary face of free space上,且這wave port平面貼著傳輸線,如下圖所示,模擬出來的特性阻抗大約136.7~138.5 ohm,與Polar的特性阻抗試算結果完全吻合

此處背景空間(free space)的大小,會影響到模擬出來的特性阻抗值

  1. Wave port建在PCB substrate的側邊YZ平面上,且這平面貼著free space,如下圖所示,模擬出來的特性阻抗隨著頻率大幅變化。因為這樣的wave port沒有考慮傳輸線上方空間的電磁效應,所以模擬結果是錯的

  1. Wave port建在PCB substrate的側邊YZ平面上,且這平面不貼著free space。這樣模擬是跑不出來的,因為除了沒有考慮傳輸線上方空間的電磁效應,在free space boundary與substrate上的wave port之間的空間,沒有電磁場的information

  1. 在PCB substrate的側邊YZ平面上,另建一個"矩形平面",貼著傳輸線而不貼著free space boundary,在這新建的平面上下wave port模擬結果是錯的

  1. 在PCB substrate的側邊YZ平面上,另建一個矩形平面,貼著傳輸線 與free space boundary,在這新建的平面上下wave port,模擬出來的特性阻抗大約137.8~139.1 ohm,與Polar的特性阻抗試算結果完全吻合

  1. 在PCB substrate的側邊YZ平面上,另建一個矩形平面,貼著傳輸線 與free space boundary,但這free space只包上半平面,在這新建的平面上下wave port,模擬出來的特性阻抗大約131.8~133 ohm,略小於Polar的特性阻抗試算結果

 

從以上六個wave port的例子,歸納以下兩點結論:

  • Wave port所在的平面,要直接貼著free space boundary

  • Wave port平面的大小,不能太小,最少符合以下rule

 

 

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