5.3.3 HFSS 集總端口激勵(lì)

    集總端口激勵(lì)和波端口激勵(lì)是 HFSS 中最常用的兩種激勵(lì)方式。集總端口類似于傳統(tǒng)的波端口，與波端口不同的是集總端口可以設(shè)置在物體模型內(nèi)部，且用戶需要設(shè)定端口阻抗； 集總端口直接在端口處計(jì)算 S 參數(shù)，設(shè)定的端口阻抗即為集總端口上 S 參數(shù)的參考阻抗；另外，集總端口不計(jì)算端口處的傳播常數(shù)，因此集總端口無法進(jìn)行端口平移操作。集總端口常用于微帶線結(jié)構(gòu)。

    和波端口設(shè)置過程一樣，在 HFSS 中，對(duì)于模式驅(qū)動(dòng)和終端驅(qū)動(dòng)兩種不同的求解類型，集總端口激勵(lì)的設(shè)置過程也是不同的，這里同樣就模式驅(qū)動(dòng)和終端驅(qū)動(dòng)兩種情況分別進(jìn)行講解。還是以圖 5.29 所示微帶線電路為例進(jìn)行講解，需要注意的是，因?yàn)榧�總端口需要設(shè)置在模型內(nèi)部，因此圖示外部半透明的空氣腔需要設(shè)置得比微帶線電路板稍大一些。

    1．模式驅(qū)動(dòng)求解類型下波端口的設(shè)置

    和波端口不同，集總端口邊緣不與任何邊界相連的部分默認(rèn)邊界條件是理想磁邊界，因此集總端口的尺寸比波端口小，只需如圖 5.35 所示在微帶線和參考地之間建一個(gè)與微帶線相同寬度的矩形面即可。

圖 5.35 集總端口

    （1）在圖 5.35 所示位置新建一個(gè)矩形面作為集總端口平面，該矩形面的上下邊緣分別和 微帶線和參考地相接，矩形面的寬度和微帶線的寬度相同。

   （2）選中該矩形面，從主菜單欄選擇【HFSS】→【Excitations】→【Assign】→ 【Lumped Port】，或者在三維模型窗口單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出菜單中選擇【Assign Excitation】→【Lumped Port】，打開如圖 5.36 所示的模式驅(qū)動(dòng)求解類型下“集總端口設(shè)置”對(duì)話框。

圖 5.36 “集總端口設(shè)置”對(duì)話框之一 

    （3）在該對(duì)話框中，Name 項(xiàng)是集總端口的名稱，默認(rèn)的集總端口名稱為 LumpPort1； Full Port Impedance 欄的 Resistance 項(xiàng)和 Reactance 項(xiàng)分別表示端口阻抗的電阻和電抗值，這 里設(shè)置端口阻抗為 50歐姆，則在 Resistance 項(xiàng)輸入50，在 Reactance 項(xiàng)輸入 0。

    （4）單擊下一步按鈕，打開圖 5.37 所示界面，設(shè)置求解的模式數(shù)和積分線。Number of Modes 項(xiàng)是在仿真分析時(shí)需要計(jì)算的模式數(shù)，集總端口激勵(lì)中模式數(shù)的值等于端口處微帶線的個(gè)數(shù)，由軟件自動(dòng)設(shè)置，此處的值為1；下方的Mode、Integration Line、Characteristic Impedance(Z0) 項(xiàng)分別表示各個(gè)模式對(duì)應(yīng)的積分線和特性阻抗的計(jì)算方式。其中，單擊 None，在其下拉菜單中 選擇 New Line…，此時(shí)會(huì)回到三維模型窗口，進(jìn)入積分線設(shè)置狀態(tài)；分別在端口的上下邊緣的中點(diǎn)位置單擊鼠標(biāo)確定積分線的起點(diǎn)和終點(diǎn)，設(shè)置好積分線，之后自動(dòng)回到“波端口設(shè)置”對(duì)話 框，此時(shí) None 變成 Defined。單擊模式1 對(duì)應(yīng)的 Characteristic Impedance(Z0)列，設(shè)置特性阻抗的計(jì)算方式，在其下拉列表中可以選擇 Zpi、Zpv或Zvi 3 種方式中的一種。

圖 5.37 “集總端口設(shè)置”對(duì)話框之二

    （5）再次單擊下一步按鈕，打開圖 5.38 所示的后處理界面，設(shè)置端口的歸一化處理 信息。選擇 Renormalize All Modes 項(xiàng)，在 Full Port Impedance 欄輸入50，表示需要對(duì) S 參 數(shù)進(jìn)行歸一化處理，且歸一化的阻抗為 50。

圖 5.38 “集總端口設(shè)置”對(duì)話框之三

（6）最后單擊完成按鈕，完成模式驅(qū)動(dòng)求解類型下集總端口的設(shè)置。

     設(shè)置完成后，集總端口名稱會(huì)自動(dòng)添加到工程樹的 Excitations 節(jié)點(diǎn)下。 設(shè)置完成后的集總端口激勵(lì)如圖 5.39 所示。

圖 5.39 完成后的集總端口

    2．終端驅(qū)動(dòng)求解類型下集總端口的設(shè)置

     這里仍然以圖5.35 所示微帶線電路為例說明終端驅(qū)動(dòng)求解類型下集總端口的設(shè)置過程。模型中信號(hào)線名稱為 Microstrip1 和 Microstrip2，參考地平面的名稱為 GND，集總端口設(shè)置步驟如下。

（1）在圖 5.35 所示位置建一矩形面作為集總端口平面，該矩形面的上下邊緣分別和微帶 線和參考地相連，矩形面的寬度和微帶線的寬度相同

（2）選中該矩形面，從主菜單欄選擇【HFSS】→【Excitations】→【Assign】→【Lumped Port】，或者在三維模型窗口單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中單擊【Assign Excitation】→ 【Lumped Port】，打開圖 5.40 所示終端驅(qū)動(dòng)求解類型下的“集總端口終端線設(shè)置”對(duì) 話框。

圖5.40 “集總端口終端線設(shè)置”對(duì)話框

（3）在該對(duì)話框中，左側(cè) Conducting Objects 欄列出了所有與該端口相接觸的導(dǎo)體，通過對(duì)話框的按鈕把參考地移動(dòng)到 Reference Conductors 欄；在本例中，選 中 GND，然后單擊按鈕，把 GND 添加到 Reference Conductors 欄。

（4）然后單擊OK按鈕，完成終端驅(qū)動(dòng)求解類型下的集總端口激勵(lì)的設(shè)置。設(shè)置完成后，集總端口和終端線會(huì)自動(dòng)添加到工程樹的 Excitations 節(jié)點(diǎn)下。