5.3.3 HFSS 集总端口激励

    集总端口激励和波端口激励是 HFSS 中最常用的两种激励方式。集总端口类似于传统的波端口，与波端口不同的是集总端口可以设置在物体模型内部，且用户需要设定端口阻抗； 集总端口直接在端口处计算 S 参数，设定的端口阻抗即为集总端口上 S 参数的参考阻抗；另外，集总端口不计算端口处的传播常数，因此集总端口无法进行端口平移操作。集总端口常用于微带线结构。

    和波端口设置过程一样，在 HFSS 中，对于模式驱动和终端驱动两种不同的求解类型，集总端口激励的设置过程也是不同的，这里同样就模式驱动和终端驱动两种情况分别进行讲解。还是以图 5.29 所示微带线电路为例进行讲解，需要注意的是，因为集总端口需要设置在模型内部，因此图示外部半透明的空气腔需要设置得比微带线电路板稍大一些。

    1．模式驱动求解类型下波端口的设置

    和波端口不同，集总端口边缘不与任何边界相连的部分默认边界条件是理想磁边界，因此集总端口的尺寸比波端口小，只需如图 5.35 所示在微带线和参考地之间建一个与微带线相同宽度的矩形面即可。

图 5.35 集总端口

    （1）在图 5.35 所示位置新建一个矩形面作为集总端口平面，该矩形面的上下边缘分别和 微带线和参考地相接，矩形面的宽度和微带线的宽度相同。

   （2）选中该矩形面，从主菜单栏选择【HFSS】→【Excitations】→【Assign】→ 【Lumped Port】，或者在三维模型窗口单击鼠标右键，从弹出菜单中选择【Assign Excitation】→【Lumped Port】，打开如图 5.36 所示的模式驱动求解类型下“集总端口设置”对话框。

图 5.36 “集总端口设置”对话框之一 

    （3）在该对话框中，Name 项是集总端口的名称，默认的集总端口名称为 LumpPort1； Full Port Impedance 栏的 Resistance 项和 Reactance 项分别表示端口阻抗的电阻和电抗值，这 里设置端口阻抗为 50欧姆，则在 Resistance 项输入50，在 Reactance 项输入 0。

    （4）单击下一步按钮，打开图 5.37 所示界面，设置求解的模式数和积分线。Number of Modes 项是在仿真分析时需要计算的模式数，集总端口激励中模式数的值等于端口处微带线的个数，由软件自动设置，此处的值为1；下方的Mode、Integration Line、Characteristic Impedance(Z0) 项分别表示各个模式对应的积分线和特性阻抗的计算方式。其中，单击 None，在其下拉菜单中 选择 New Line…，此时会回到三维模型窗口，进入积分线设置状态；分别在端口的上下边缘的中点位置单击鼠标确定积分线的起点和终点，设置好积分线，之后自动回到“波端口设置”对话 框，此时 None 变成 Defined。单击模式1 对应的 Characteristic Impedance(Z0)列，设置特性阻抗的计算方式，在其下拉列表中可以选择 Zpi、Zpv或Zvi 3 种方式中的一种。

图 5.37 “集总端口设置”对话框之二

    （5）再次单击下一步按钮，打开图 5.38 所示的后处理界面，设置端口的归一化处理 信息。选择 Renormalize All Modes 项，在 Full Port Impedance 栏输入50，表示需要对 S 参 数进行归一化处理，且归一化的阻抗为 50。

图 5.38 “集总端口设置”对话框之三

（6）最后单击完成按钮，完成模式驱动求解类型下集总端口的设置。

     设置完成后，集总端口名称会自动添加到工程树的 Excitations 节点下。 设置完成后的集总端口激励如图 5.39 所示。

图 5.39 完成后的集总端口

    2．终端驱动求解类型下集总端口的设置

     这里仍然以图5.35 所示微带线电路为例说明终端驱动求解类型下集总端口的设置过程。模型中信号线名称为 Microstrip1 和 Microstrip2，参考地平面的名称为 GND，集总端口设置步骤如下。

（1）在图 5.35 所示位置建一矩形面作为集总端口平面，该矩形面的上下边缘分别和微带 线和参考地相连，矩形面的宽度和微带线的宽度相同

（2）选中该矩形面，从主菜单栏选择【HFSS】→【Excitations】→【Assign】→【Lumped Port】，或者在三维模型窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中单击【Assign Excitation】→ 【Lumped Port】，打开图 5.40 所示终端驱动求解类型下的“集总端口终端线设置”对 话框。

图5.40 “集总端口终端线设置”对话框

（3）在该对话框中，左侧 Conducting Objects 栏列出了所有与该端口相接触的导体，通过对话框的按钮把参考地移动到 Reference Conductors 栏；在本例中，选 中 GND，然后单击按钮，把 GND 添加到 Reference Conductors 栏。

（4）然后单击OK按钮，完成终端驱动求解类型下的集总端口激励的设置。设置完成后，集总端口和终端线会自动添加到工程树的 Excitations 节点下。