HFSS Driven modal和Driven Terminal的区别是什么？

我的天线采用的是微带线馈电，选用了Lumped Port。一开始是设在Driven Terminal模式下的，但发现无法仿真轴比值（观察AR带宽），改为Driven modal后问题得到了解决。想请教一下这是什么原因呢？
虽然观察了一下天线其它参数在两种类型下几乎不变，但还是请想问一下这两种Solution Type有什么区别呢？谢谢！

 

Driven Terminal模式下给出的是端口电压（或电流）的S参数，他可能是多个模式的组合。Driven modal给出的是某一个模式的是参数。Driven Terminal只用在多导体传输线端口的求解。例如，耦合微带线。

 

能请问一下什么叫“多导体传输线端口”吗？耦合微带线是指哪种呢？（问题很菜，见笑了）
如果是给印刷偶极子两端口间加Lumped port馈电，应该在Driven Terminal模式下对吗？

 

所谓“多导体传输线端口”就是指比如同轴线，微带线等这些非色散的传输系统。
至于第二个问题，我也有些模糊，driven terminal 这种模式我用的不多。希望其他高人指点。

 

这是我在网上看到的大家对仿真模式设置的讨论。我觉得说的很透彻。 希望对大家都有帮助。
众说纷纭的HFSS求解模式2008-04-27 15:14

HFSS中有三种求解模式，Driven Modal Solution 模式驱动，Driven Terminal Solution终端驱动，Eigenmode Solution本征模 其中前两种很容易混淆，关于他们的说法也让人莫衷一是 [HFSS讨论][1]三种求解器的选择 在使用用hfss仿真前,先要选一个求解类型. hfss8.0只有两个类型,hfss9.0 以上增加了一个. 分边是 模式驱动(Driven) 终端驱动(Driven Terminal) 本征模(Eignemode) 模式驱动(Driven)------计算以模式为基础的S参数.根据波导模式的入射和反射功率表示S参数矩阵的解!----个人认为 波导,天线等用这个模式多!(不是绝对) 终端驱动(Driven Terminal)------计算以终端为基础的多导体传输线端口的S参数.此时,根据传输线终端的电压和电流表示S参数矩阵的解!----微带类用这个比较多! 本征模(Eignemode)-----计算某一结构的本征模式或谐振.本征模解算器可以求出该结构的谐振频率以及这些谐振频率下的场模式! 大家对这个有什么独到的见解请跟贴.谢谢! 评论： 这个是个人的一点理解，不对的大家指正，希望能够得到回复，谢谢！ 从help的解释来看，Eigenmode solution主要用于谐振结构，而Driven Modal和Driven Terminal主要用于传输线、波导，包括天线等结构。主要区别一下前两个：如果需要仿真的结构是多导体结构（如同轴线），可以传播TEM模，存在电压和电流的定义，这样就可以用电压波和电流波来描述该传输线，可以使用Driven Terminal模式。但如果需要仿真的结构是单导体结构如矩形，柱形波导，则沿线电压、电流不再有定义，只能用网络理论中的内向波、外向波描述端口的性质，此时用Driven Modal。 对于微带，传播模式是准TEM模，按help的解释应该用Driven Modal，但在ansoft的full-book对port的解释中又有这样一句：For structures like coupled transmission lines or connectors, which support multiple, quasi-TEM modes of propagation, it is often desirable to compute the Terminal S-Parameters.可见用Driven Terminal还是可以的。 个人感觉这两个选项的名字取得确实很难让人理解。在网上看到也有人用计算速度来区别这两个选项，个人认为至少是不全面的。对于计算速度是否真有差别，需要试验一下。 评论： 我是用算天线的，用了也有三年了，个人用到现在为止觉得区别不大。 - 评论： 好像终端驱动和模式驱动对结果影响不大啊 　 还有一种区别是第一种类型好像不能导出spice模型 http://hfss001.bokee.com/5021770.html 关于driven modal 与driven terminal 的理解 1. driven modal 模式驱动, 所谓模式驱动就是hfss根据用户所定义的模式数目求解端口模式数目及场分布,并为每个模式分配相等的功率,仿真时用端口场分布做为边界条件对内部进行求解,默认端口阻抗为Zpi 无须定义积分线来求解电压, S参量用入射反射功率来表示 2. 对于分析偶合传输线等一个端口上有多个终端,而求解终端之间偶合问题的模型,driven modal 是不适合的.应用driven terminal ,这里以微带偶合传输线为例子说明这个问题 在这个端口上tem波 有两种模式 1.偶模:V1=V2 2.奇模. V1=-V2 (V1为导体1对接地板等效电压, V2为导体2对接地板等效电压) 如果用driven modal求结 则这两种模式分别被赋予相等功率,而求解出的S11则是整个端口上的每一种模式的反射情况,而不能直接求出两线的偶合状况(例如只激励导体1,求导体2上的端口电压)这显然是不合适的. (关于偶合传输线问题详情见microwave engineering edition 3 7.6节) Driven terminal默认的求解终端阻抗为Zvi 故对于每个终端需要定义积分线,例如上图中terminal 的积分线为从接地版到导体1的连线(导体1,接地版都为等势体,路径没有关系),terminal2的积分线为接地版到导体2) 计算机求解时对两个终端分别进行激励,通过电压与电流来计算他们之间的偶合关系. 3总结 1. 如果模型中有类似于偶合传输线求偶合问题的模型一定要用driven terminal求解, 2. driven modal适于其他模型, 但一般tem模式(同轴,微带等)传输的单终端模型一般用driven terminal分析 (tem波电压一般由两导体之间电场积分定义,电流为环线磁场的积分,阻抗Zvi=Zpi=Zpv区别于TE TM) 由于其直接对电流电压求解而避免了对整个面上功率的计算从而比较简便. -- Driven Modal Solution Choose the Driven Modal solution type when you want HFSS to calculate the modal-based S-parameters of passive, high-frequency structures such as microstrips, waveguides, and transmission lines. The S-matrix solutions will be expressed in terms of the incident and reflected powers of waveguide modes. Driven Terminal Solution Choose the Driven Terminal solution type when you want HFSS to calculate the terminal-based S-parameters of multi-conductor transmission line ports. The S-matrix solutions will be expressed in terms of terminal voltages and currents. Eigenmode Solution Choose the Eigenmode solution type to calculate the eigenmodes, or resonances, of a structure. The Eigenmode solver finds the resonant frequencies of the structure and the fields at those resonant frequencies. -------------------------------------------------------------------------------- Smith chart说到本质由端口左右2侧的阻抗决定（反射系数）。右侧的阻抗（我们仿真模型的输入阻抗）只和模型本身的参数相关。至于用入射波、反射波或是端口的电流、电压来描述该端口，理论上不应该造成端口阻抗的改变。所以无论你用driven modal还是terminal阻抗没有区别。事实上，我算的一个蓝牙天线对比如下：driven modal smithchart S11 2.4GHz M1=0.315 P1=-116.802 2.5GHz M2=0.300 P2=135.720 driven terminal 2.4GHz M1=0.315 P1=-116.796 2.5GHz M2=0.299 P2=135.700 几乎完全一致。细微差别是计算精度所致。至于Eigenmode和前两者没有可比性。从上面的英文解释中可以看出。 -------------------------------------------------------------------------------- 请问前面大虾,你所计算的M1,P1分别指什么,我初学HFSS,今天用driven modal和driven terminal仿真同一结构,似乎S11值差别较大 .不知为何,而且我用不同机子仿真同一结构其计算结果也存在很大差别,不知是我设置问题还是软件问题,真是郁闷了一天,那个AIR BOX该如何设置我还是不懂,似乎其设的越大,计算时间越长,但是否设的越大,它的计算精度越高呢? 望赐教!万分感激!!! -------------------------------------------------------------------------------- 1、前面的朋友，要想用好仿真软件，你必须对一些基本的天线概念、原理有确切的理解。你对smith圆图的理解还不够。M1是反射系数的大小（模）Magnitude，P1是其相位(角度）Phase。反射系数是由系统的阻抗及天线（模型）的输入阻抗决定的。 2、不同机器及每次计算结果不同的问题。HFSS求解时是先在某一个频点（你设的setup决定）求adaptive解，该点的计算精度由两个参数决定，一是你要设的detS11的收敛值，二是计算的pass数。默认pass为3。这些设置改变的是收敛特性。所以你必须保证你的计算是在你的要求精度下收敛的，如果每次都没有收敛，其结果间的差别是可以理解的。 3、软件在计算辐射特性时，是在模拟实际的自由空间的情形。类似于将天线放入一个矩形微波暗室。一个在暗室中的天线辐射出去的能量理论上不应该反射回来。在模型中的空气盒子就相当于暗室，它吸收天线辐射出的能量，同时可以提供计算远场的数据。空气盒子的设置一般来说有2个关键，一是形状，二是大小。形状就象微波暗室一样，要求反射尽可能的低，那么就要求空气盒子的表面应该与模型表面平行，这样能保证从天线发出的波尽可能垂直入射到空气盒子内表面，确切地说，是要使大部分波辐射到空气盒子的内表面的入射角要小。尽可能少地防止反射的发生（光学原理中何时会发生全反射？）。大小，理论上来说，盒子越大越接近理想自由空间，极限来说，如果盒子无限大，那么你的模型就处在一个理想自由空间中。但是硬件条件不允许盒子太大，越大计算量越大。一般要求空气盒子离开最近的辐射面距离不小于1/4波长。 另外还有一个选择，就是用PML（Perfect Matching Layer理想匹配层）代替空气盒子。现在我这美国的同事们都用PML的。我在国内也是用radiation boundary。二者效果差不多。 4、但愿上面的信息对你有所帮助。同时有个建议，建议你多看HFSS的帮助。如果你看不懂一般是有2个原因，一是可能是英语障碍，二是专业术语不懂。如果是前者，不需要我说什么。如果是后者，那你需要去看看天线的教科书，一定要弄懂一些基本概念。任何仿真软件无非由2部分核心组成，一是物理（原理），即术语的定义，基本公式，二是算法。我认为，弄清楚物理原理这是第一步。作为第二步，就是弄清楚算法，这样你就可以对整个仿真结果的有效性，精确性，稳定性等有信心。这样你就至少达到了HFSS的中级水平了。 -------------------------------------------------------------------------------- -- 前面的兄弟我想说两句，依本人的经验感觉driven modal只是模型阻抗而driven termianl是天线的输出阻抗。我在模拟pifa antenna与patch antenna时都有这种感觉，要不然就与antenna原理不一。 -------------------------------------------------------------------------------- -- 谢谢joezh1999指教,小弟初学天线,存在很多问题,我还想问一下,HFSS中的gain和realized gain有何区别?我调试了两个不同结构,发现一次两者相差0.3DB,另一次两者相差5DB,这是什么缘故? 还有天线效率怎么看,虽然软件中有TOTOL EFFICIENCY 选项,但应该怎么看,我在调试中发现,不同的频率所对应的效率值不同,而且频率越大效率越高(成一线形,与谐振频率都无关,而且后面的频率,效率都大于1),按照辐射效率定义,为辐射功率与入设功率的比值,它应该是一个总体计算的值,是个频率功率的总和的比值,应该与频率无关啊,我想知道,一般看辐射效率该如何设置,我的理解哪里出现错误.望赐教!谢谢 -------------------------------------------------------------------------------- -- 前面说的不错，我也有同感，它的效率大于1 ！ -------------------------------------------------------------------------------- -- 说实话，前面的朋友问的关于HFSS的问题是问到点上了。本人从03年开始用HFSS9，到现在用HFSS10，一直都在研究如何仿真出具有有效性的结果。不仅我研究，我的美国同事也在研究，还直接和Ansoft公司的工程师讨论过。可以提供以下几点： 1。在做天线仿真时，实际上你也就需要计算2大类指标，一是反射性指标，即S11，VSWR，端口阻抗，Smith圆图等等。二是传输性指标，即增益，方向图，效率等等。 2。计算反射性指标相对来讲比较准确。当你用其他不同的软件，如CST计算来仿真，并与HFSS比较，二者的吻合性还是不错的。如果你再与实际测试结果比较，也是具有一定准确性的。 3。计算传输性指标的时候，情形就有所不同了。比如我们常需要测试的指标天线效率（antenna efficiency），它是辐射到空中的总功率与发射机输入到天线端口的总功率之比（包括了反射的功率），还有就是辐射效率（radiation efficiency），它是指辐射到空间的功率与从天线输入端口透射进入天线的功率之比（不包括反射的功率）。在HFSS中的antenna parameters中有3个参数，一是radiated power，二是accepted power，三是radiation efficiency。其中radiated power就是你所要的天线效率，因为HFSS默认是把输入端口处的总功率作为1的（即做归一化）。accepted power即为透射功率。radiation efficiency即为辐射效率。radiation efficiency是不小于radiated power的。实际仿真计算时，radiation efficiency只与天线系统本身的损耗有关（比如热损耗）。如果你的导体边界采用PEC（理想导体），你的材料指定的损耗正切又比较小，理论上天线的损耗将会很小，也就是说辐射效率会在100％附近。此时计算误差的累积很容易导致大于1的出现。有人说方向图不准，还有人HFSS的增益算得不准，其实这些都是传输性参数，一个不对，恐怕大家都不会对了。 4。至于高频与低频的区别问题以及在实际仿真的时候应该如何设置做才能保证传输性参数的有效性，有几个因素要考虑。 （时间有限，下一贴接着说） -------------------------------------------------------------------------------- -- 请问一问题，HFSS 壬够仿真车载FM天线吗？f=88MHz108MHz -------------------------------------------------------------------------------- -- 该贴我发过好久了，但其热闹成都远不如其他的那些口水贴。因此早就沉下去了。加上本人时间紧张也就没有续贴。我写的东西对那些真正的对技术敏感的工程师应该是有所裨益的。该本站有的人自己理解不深刻，却又以高手自居，还要怀疑别人的观点。既然有人将帖子顶上来了，就前面朋友们提到的部分问题加以解释。 1。不要以为Ansoft的设计者们很傻。前面有人说HFSS算出的增益（total gain）不对，总比实际测量的大，不能自圆其说，所以后来就加了一个realized gain。按照他的逻辑是，后来版本加了realized gain是为了‘自圆其说’。HFSS中的Gain gain=4*pi*U/Pacc 其中U是某方向的辐射强度，单位立体角的辐射功率；Pacc为accepted power，即从天线端口处透射进入天线的功率（该功率为总功率减去端口反射回去的功率）。 因此，此Gain是未考虑天线反射时候的增益。而实际chamber中测试天线增益时，是考虑反射后的增益（即后来的realized gain）。Gain和radiation efficiency相对应（都是不考虑天线反射的）。 Realized Gain＝4*pi*U/Pincident 其中U同上，Pincident为天线端口处的总功率（包括了反射的功率）。此功率和实际chamber测试的功率应该相同。realized gain和total efficiency 相对应。total efficiency和radiation efficiency 的关系同于realized gain与gain的关系。所以现在明白为什么算出的gain一般会比实际测试的大了吧。不是HFSS算不对，而是使用者没有理解。 进一步讨论，当在天线的谐振点处（附近）由于反射很小，实际上realized gain和gain应该是接近的。在远离谐振处，反射很大，此时计算的gain与realized gain差别将变大。 2。很多人算出效率大于1，尤其频率越高越大于1。因此就有人下结论说HFSS是有问题的，它算不出符合物理定律的效率来。其实这也是偏见。关于这个问题我在其他的帖子里以及该贴的前面部分已经谈过很多点了，大家可以借鉴。其实，HFSS就好比是一系列测试仪器，你完成模型后让它计算的过程，就好比是你完成天线样品原型后用一系列仪器测试的过程。当测试进行时你要设置仪器，当测试完成后你要判断数据的有效性，这些都是需要专业知识（经验）的。如过测试数据不具有合理性（有效性）你应该会分析原因，也许是天线原型本身真的不行，也有可能是你测试仪器使用不当或者设置不正确。同样的仿真也是如此。你需要会做原型（建模型），需要会设置。每次计算的数据不具备有效性时，说明你的设置有问题。 HFSS仿真时，mesh是基于波长做的，频率越高，波长越短，理论上要求划分的cell就要越来越细。而你在计算时，你总是选一个频点求解（adaptive solution），有两种可能，一种是你在该点的解是不正确的（精度不够，或者没有收敛）然后你在扫描其他频率后自然会得出错误的场解。导致效率不具有合理性。第二种是你的扫描频率范围太宽，波长越小偏离正确值就越多。所以你会看到频率高了之后效率容易大于1。 3。关于FM的天线仿真问题。与手机天线相比，本质区别只是频率不同而已。然而波长长了后，仿真的尺度要变大，但是网格划分相应也变大了。决定计算量的是网格数的多少已经你要求的精度。所以HFSS是可以仿真FM天线的。为了节省时间，你可以用缩放原理。如果等比缩小（放大）天线的各个尺寸，其工作的波长也相应缩小（放大），而天线的各项指标不变。本人最近就将一个AMPS/PCS的双频天线缩成了一个wireless data的双频天线（2.4G-2.5G/5.15G-5.875G)，只是缩小尺寸，稍微调整某些参数即可。天线的形状没有变化。 说了好多了，暂搁笔。

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