HFSS波端口(Wave Port)大小尺寸的估算
波端口四周默認(rèn)的邊界條件是理想導(dǎo)體邊界,因此對(duì)于波導(dǎo)或同軸線這類(lèi)橫截面閉合的器件,端口截面四周都是導(dǎo)體,波端口直接定義在其終端橫截面上即可。而對(duì)于微帶線、帶狀線、共面波導(dǎo)等開(kāi)放或半開(kāi)放結(jié)構(gòu)的傳輸線,電磁場(chǎng)并不完全束縛在導(dǎo)體和參考地之間,部分電磁能量會(huì)輻射到傳輸線四周的空氣和介質(zhì)中,如圖1所示。此時(shí)設(shè)置的波端口需要有足夠大的尺寸,以避免電場(chǎng)耦合到波端口邊緣上,影響傳輸線的特性,進(jìn)而影響到計(jì)算的準(zhǔn)確性。下面根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),給出微帶線、帶狀線、槽線和共面波導(dǎo)4類(lèi)開(kāi)放或半開(kāi)放結(jié)構(gòu)的傳輸線在設(shè)置波端口激勵(lì)時(shí)端口的大致尺寸。
圖1 微帶線的電磁場(chǎng)分布
(1) 微帶線
對(duì)于微帶線電路,波端口的下邊緣必須與參考地重合。假設(shè)微帶線的線寬為w,介質(zhì)層厚度為h,則波端口的高度一般設(shè)置為6~10h;當(dāng)w≥h時(shí),波端口的寬度一般設(shè)置為10w,當(dāng)w < h時(shí),波端口的寬度一般設(shè)置5w或者3~4h,如圖2(a)所示。
(2)帶狀線
對(duì)于帶狀線電路,波端口的上下邊緣必須與參考地重合。假設(shè)微帶線的線寬為w,介質(zhì)層厚度為h,端口左右兩側(cè)的寬度在w≥h時(shí)一般設(shè)置為8w,在w<h時(shí)一般設(shè)置5w或者3~4h,如圖2(b)所示。
(3)槽線
對(duì)于槽線電路,如果有參考地,則波端口的下邊緣必須與參考地重合;如果沒(méi)有參考地,則波端口需要覆蓋介質(zhì)層上下兩邊的空間,使槽線位于波端口的中央。假設(shè)槽線電路的縫隙寬度為g,介質(zhì)層厚度為h,則波端口的高度需要大于4g和4h,波端口的寬度需要大于7g,即波端口兩側(cè)距離縫隙都大于3g,如圖2(c)所示。
(4)共面波導(dǎo)
對(duì)于共面波導(dǎo)電路,如果有參考地,則波端口的下邊緣必須與參考地重合;如果沒(méi)有參考地,則波端口需要覆蓋介質(zhì)層上下兩邊的空間,此時(shí)共面波導(dǎo)位于波端口的中央。假設(shè)共面波導(dǎo)電路中間導(dǎo)線寬度為s,導(dǎo)線兩邊縫隙寬度為g,介質(zhì)層厚度為h,則波端口的高度需要大于4g和4h,波端口左右兩側(cè)距離共面波導(dǎo)中心都需要大于3~5s(s >g時(shí))或3~5g(g>s時(shí)),這樣波端口的總寬度需要大于10g和10s二者之間的較大值,如圖2(d)所示。
圖2 波端口尺寸估算值
另外,還需要特別注意的是,在上述4種情況中,所設(shè)置的波端口寬度和高度都不能超過(guò)1/2個(gè)工作波長(zhǎng),否則會(huì)激發(fā)矩形波導(dǎo)模式,影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。
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