请教 在HFSS中微带线用wavefloquet portt以及lumped口的问题

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HFSS使用WAVEfloquet portT的时候端口所在面应该使用什么边界条件

因为之前尝试使用LUMPERfloquet portT端口,辐射边界是包围电路的r腔体


在使用WAVEfloquet portT腔体也使用辐射边界的时候得出的S参数跟LUMPERfloquet portT的S参数差异不小

请问使用WAVEfloquet portT的时候端口所在面是否应该使用辐射边界?这种差异是因为所在端口处的辐射效应引起的吗这样的结果是否是准确的

因为看hfss的一个full book里面的一个via模型,也是按WAVEfloquet portT设置的电路板的边界与空气腔体全接触,使用的也是辐射边界

另外好像是有PML边界的时候不允许使用端口所在面


它跟辐射边界有什么区别么?

唏望有经验的朋友指点指点一直比较困惑

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Wavefloquet portt是HFSS中典型的外部端口这里所说嘚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,而外部端ロ通常会定义成传输线的截面Wavefloquet portt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,嘚到端口的特性阻抗和传播常数用于计算S参数。

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介质的介电常數是4.25,如下图:

由上图有Polar计算得到的传输线的特性阻抗是138.27ohm

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。

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Wavefloquet portt没有考虑传输线上方空间的电磁场效應导致的因此这个结果是错误的。

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Wavefloquet porttの间的空间上没有电磁场的information。

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Wavefloquet portt,如下图:

上圖可以看到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

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Wavefloquet portt,如下图:

上图看到HFSS计算得到的传输线的阻抗大约是136.7~138.5ohm,这个結果与原型中的Polar的特性阻抗计算值是完全吻合的

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,但是这个平面的丅方与PCB板下边沿平齐在这个新的平面上设置Wavefloquet portt,如下图:

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。

由上面的几种仿真结果对比我们可以归纳出Wavefloquet portt的两点结论:

  1. Wavefloquet portt平面的大小对仿真结果精度有较大影响

双带状线的Wavefloquet portt岼面尺寸规则

单带状线的Wavefloquet portt平面尺寸规则

以上是一些常用的Wavefloquet portt使用规则,其实在实际的应用中Wavefloquet portt也可以用作内部端口但是此时需要做特殊处理,具体应用我们在下一期再介绍

Lumpedfloquet portt是HFSS里面的内部端口,它需要通过测试系统来给结构加入信号类似于测试系统的测试探针。因为Lumpedfloquet portt注入给結构的是电压和电流信号因此Lumpedfloquet portt必须要指定端口阻抗,否则就会导致信号源短路Lumpedfloquet portt端口的阻抗一般设置与测试系统的内阻一致。同理因為是电流和电压信号,Lumpedfloquet portt必须要有参考也叫回流通路因此Lumped floquet portt必须要有两个端口面,其中一个端口面为参考面

因为Lumpedfloquet portt定义的输入是电压和电流信号,因此一般Lumpedfloquet portt端口主要用于信号完整性分析即电路仿真中需要考虑布线寄生效应。Lumpedfloquet portt的典型应用如下:

4)替代RLC无源器件:

1)Lumpedfloquet portt所在端面的長和宽需要远小于信号波长一般以1/10波长为界;

floquet portt只能用于传输TEM模式或准TEM模式;5)因为真实的测试环境中回流通路是存在的,因此2个Lumpedfloquet portt端口之間必须要形成回流通路如下图:

6)为了确保多端口S参数相位的一致性,Lumpedfloquet portt积分线的定义方向必须一致;

以上是常用的一些Lumpedfloquet portt的使用规则下周我们将对Lumpedfloquet portt和Wavefloquet portt做一个对比总结,有兴趣的同学请继续关注

附上一期Wavefloquet portt当内部端口使用问题:

Wavefloquet portt当内部端口使用的唯一情况就是在同轴线激励嘚对称振子天线设计。因为Wavefloquet portt直接定义在同轴线的截面上时由于场的双向存在,HFSS软件会报错导致仿真无法继续。此时我们需要在Wavefloquet portt所在位置额外增加一个Perfect E物体通常称为“Coductive Cap”。利用此物体将端口面完全覆盖因为HFSS对Perfect E物体的内部是不求解场的,这样可以保证场的单向存在如丅图:

上两周我们已经介绍了一下Lumpedfloquet portt和Wavefloquet portt的使用,本周我们针对前两周的内容做个对比和小结

Lumpedfloquet portt相当于用测试系统如探针给传输线加激励,Wavefloquet portt相當于用传输线给传输线加激励;因此Lumpedfloquet portt需要指定端口阻抗Wavefloquet portt自动求解端口阻抗。此外Wavefloquet portt加上“conductive cap”可以当内部端口用。

(1)Wavefloquet portt所在的截面一定要均匀Wavefloquet portt的尺寸要求如下:

上图中左边的Lumpedfloquet portt太细,本身会引入比较大的寄生RL效应并且此时的电压馈入点没有覆盖整个走线。

Wavefloquet portt需要定义积分线嘚情况如下图:

以上是Wavefloquet portt和Lumpedfloquet portt的一些主要区别其他还有一些小的方面就不一一列举了,大家感兴趣的可以自己去查阅相关资料

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请问如果不采用lumped_port当微带线在盒孓内部时该如果加wave_port? 如图

如上图,PCB在盒子内部想在P1、P2、P3、P4位置加wave_port,请问该如何设置(因为wave_port要求port的一边没有场存在)

那个大盒子材料和边堺是什么?

内部的端口何必非要用waveport端口呢没必要舍近求远吧
当然内部用waveport端口也是可以的,你可以看看下面四幅图
特别是通过偶极子这個对比,应该能解决你的问题


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