5.3.3 HFSS 集總端口激勵

    集總端口激勵和波端口激勵是 HFSS 中最常用的兩種激勵方式。集總端口類似于傳統的波端口，與波端口不同的是集總端口可以設置在物體模型內部，且用戶需要設定端口阻抗； 集總端口直接在端口處計算 S 參數，設定的端口阻抗即為集總端口上 S 參數的參考阻抗；另外，集總端口不計算端口處的傳播常數，因此集總端口無法進行端口平移操作。集總端口常用于微帶線結構。

    和波端口設置過程一樣，在 HFSS 中，對于模式驅動和終端驅動兩種不同的求解類型，集總端口激勵的設置過程也是不同的，這里同樣就模式驅動和終端驅動兩種情況分別進行講解。還是以圖 5.29 所示微帶線電路為例進行講解，需要注意的是，因為集總端口需要設置在模型內部，因此圖示外部半透明的空氣腔需要設置得比微帶線電路板稍大一些。

    1．模式驅動求解類型下波端口的設置

    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 所示的模式驅動求解類型下“集總端口設置”對話框。

圖 5.36 “集總端口設置”對話框之一 

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

    （4）單擊下一步按鈕，打開圖 5.37 所示界面，設置求解的模式數和積分線。Number of Modes 項是在仿真分析時需要計算的模式數，集總端口激勵中模式數的值等于端口處微帶線的個數，由軟件自動設置，此處的值為1；下方的Mode、Integration Line、Characteristic Impedance(Z0) 項分別表示各個模式對應的積分線和特性阻抗的計算方式。其中，單擊 None，在其下拉菜單中 選擇 New Line…，此時會回到三維模型窗口，進入積分線設置狀態；分別在端口的上下邊緣的中點位置單擊鼠標確定積分線的起點和終點，設置好積分線，之后自動回到“波端口設置”對話 框，此時 None 變成 Defined。單擊模式1 對應的 Characteristic Impedance(Z0)列，設置特性阻抗的計算方式，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 “集總端口設置”對話框之二

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

圖 5.38 “集總端口設置”對話框之三

（6）最后單擊完成按鈕，完成模式驅動求解類型下集總端口的設置。

     設置完成后，集總端口名稱會自動添加到工程樹的 Excitations 節點下。 設置完成后的集總端口激勵如圖 5.39 所示。

圖 5.39 完成后的集總端口

    2．終端驅動求解類型下集總端口的設置

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

（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右鍵，在彈出菜單中單擊【Assign Excitation】→ 【Lumped Port】，打開圖 5.40 所示終端驅動求解類型下的“集總端口終端線設置”對 話框。

圖5.40 “集總端口終端線設置”對話框

（3）在該對話框中，左側 Conducting Objects 欄列出了所有與該端口相接觸的導體，通過對話框的按鈕把參考地移動到 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，完成終端驅動求解類型下的集總端口激勵的設置。設置完成后，集總端口和終端線會自動添加到工程樹的 Excitations 節點下。