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)等開放或半開放結(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類開放或半開放結(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。