HFSS实战篇6端口激励，边界条件

小刚在实际仿真时出现了很多问题，目前对端口激励和边界条件疑惑比较大，今天就来讲讲端口激励以及边界条件。

首先讲一下Wave Port，它是HFSS典型的外部端口这里所说的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，而外部端口通常会定义成传输线的截面。Wave Port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，得到端口的特性阻抗和传播常数，用于计算S参数。

• 一般我们设置Wave Port要使其必须设置在外部端口上，即一定要贴着free space boundary；

• 同时Wave Port平面的大小对仿真结果精度有较大影响。要设置的比信号输入截面大一点。

关于Lumped Port，它是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Lumped Port注入给结构的是电压和电流信号，因此Lumped Port必须要指定端口阻抗，否则就会导致信号源短路，Lumped Port端口的阻抗一般设置与测试系统的内阻一致。同理，因为是电流和电压信号，Lumped Port必须要有参考也叫回流通路，因此Lumped Port必须要有两个端口面，其中一个端口面为参考面。

其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。

设计的注意点：

1）Lumped Port所在端面的长和宽需要远小于信号波长，一般以1/10波长为界；
2）因为Lumped Port端口的两侧默认都是Perfect H边界，因此两个Lumped Port的边缘不能相接；
3）Lumped Port的两端必须和Perfect E边界或金属表面相接触，否则信号无法注入；
4）Lumped Port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Lumped Port端口之间必须要形成回流通路，

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

7）Lumped Port的宽度要与传输线等宽，长度小于λ/100 

在电磁场理论学习中，我们知道求解麦克斯韦方程组时候，只有在假设场矢量是单值、有界、并且沿空间连续分布的前提下，微分形式的麦克斯韦方程组才有意义；如果在求解区域的边界、不同介质的交界和场源处，场矢量是不连续的，那么场的导数就失去了意义。可见，正确设置HFSS仿真边界条件的重要性。小刚介绍几种常用的边界条件

• 理想导体边界（Perfect E)

理想电导体边界电场垂直于表面

• 理想磁边界（Perfect H)

电场与表面相切，磁场与表面垂直

• 辐射边界（Radiation)

也成为吸收边界，用以模拟开放的自由空间，模拟波辐射到空间无限远处的情况，常用于天线问题的分析。

— 计算天线等强辐射问题时，距离辐射体应当至少λ/4;

— 对于弱辐射问题，仅考虑辐射损耗，不关心远场时，可以小于λ/4;

— 在定义辐射边界条件的面上积分得到远场辐射方向图(默认)，也可以自行定义计算远场时的积分面(建立Facelist);

— 辐射边界条件上的网格密度对于天线辐射特性的计算精度有影响;

— 辐射边界条件的吸收性能与入射角相关，入射角大于40 度时，吸收效果明显降低。

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