CST激励源之Multipin port端口
含有两个以上导体的波导端口,将会激励起TEM模,你可以在Potential Set Definitions和Define Potential SetItem Dialog中确定和编辑指定的模式。为了定义Multipin port,必须在波导端口对话框中激活multipin选框,按下Definepins…按钮,将弹出PotentialSetDefinitions对话框,在这里你可以定义或编辑Potential设置。注:在简并模中,很容易出现不同模式的叠加情况,因此,Multipin port operator(多引脚端口解算器)主要应用在均匀的多个同轴或连接器端口中,当然,在不同模式之间的传播常数只有细微差别的时候,Multipin port也可以用在非均匀端口中。请注意两个或更多非简并模的叠加会产生不准确的瞬态求解。在易于受非正交模式影响的非均匀多导体端口或引脚定义时multipin port应该定义为single-ended port(单端端口)。
Potential definitions
为了定义描述电场的特殊散度分布的模式,必须在相应的引脚pin定义正负电势potential,该引脚中,设置电位将作为继端口数和模式数之后的第二个值,(如'2(1,+)'则表示端口2,模式1,正电势)。属于另一个电势设置的引脚处的电势将被设置为0,没有定义电势的导体将作为接地导体,因而具有相等电势的多引脚之间的电压将被设置为0。
因为可以选择指定引脚数次并定义不同模式(见下面的第二个例子),所以,你应该检
查一下你定义的电势是否彼此正交,如果没有检查,求解器将自动使模式彼此正交以获取稳定的仿真。
Line Impedance definition
多引脚端口的线性阻抗等于多个导体端口定义(见上面波导端口的相关介绍),考虑一个多引脚模式,注入结构的所有电流按下面的计算准则考虑。
注:该表达式不同于一般的定义Z=U/I,因而会得出不同结果。详细内容见下面的介绍
Symmetries
在多引脚端口中使用对称是很容易的,如果对称面两侧电势相同,根据电场分布,必须定义一个磁对称面,反之,则必须定义一个电对称面。
Examples:
下面的两个例子中使用一般的同轴端口来分析多引脚端口解算器(multipin port operator)应用范围、定义、使用。
本征模求解
右图中是一个由四个内导体和一个屏蔽导体构成的多引脚波导,本征模求解器求解通过四个不同的2D模式给出,如下图图中电场矢量所示。然而,因为这些模式是凋落模,只要模式是正交的,求解器的求解就是任意的,因而,任何经线性叠加产生的模式都会在波导中传播,multipinoperator多引脚解算器就是用来定义这些模式的。
Multipindefinition多引脚定义指定模式的定义是通过确定相应导体上的电势分布来实现的,右图中就是两个电势设置,第一个是设置一个正电势并在其对角的引脚pin处定义为负电势即[1(1,+)和1(1,-)],第二个也有两个电势设置,但是这次两个都设置为正电势[1(2,+)],两种情况下,其他模式都被定义为0。在这下面的两个图中,你可以看到多引脚模式分布情况,电场的散度分布和导体引脚上的电势定义是一致的。
Modeset No.1
第一个引脚模式的电场分布,modeset No.2的引脚电势置为0,其线性阻抗为Z=2*U/I
第二个引脚模式的电场分布,两个定义的电流引脚的电压设置为0,线性阻抗为Z=U/I/2
Multiplepin selection
第二个例子中,我们给出了对两个导体引脚使用多重选择的双同轴波导端口的微分激励,在右图中给出了导体引脚的多重定义。第一个多引脚multipin设置为彼此相反的电势[1(1,+)和1(1,-)],而第二个modeset设置为两个正电势[1(2,+)],请注意导体引脚的多重选择不能用于定义single-ended端口。
下图是多引脚模式设置并给出了相应的电场分布,因为使用了多引脚定义,两个模式是彼此正交的。
Single-ended waveguide ports单端波导端口如上所述,对于非均匀多导体端口,QTEM模将不在凋落,这意味着会因现有模式的线性叠加产生新的模式,然而,我们对导体之间的耦合更感兴趣,例如多导体微带线之间的窜扰问题。通过单端(single-ended)s参数可以获取这方面的信息,每个单个导体都考虑了导体与接地之间的电压(沿最短的电压路径)以及由端口模式引起的导体电流。基于此,在波导端口对话框中,所有多导体端口都必须定义为single-ended单端端口。在仿真开始时,求解器使用基模计算相应的s参数,然后在后处理阶段在重新计算单端s参数(single-endeds-parameter),该单端结果描述了引脚之间的耦合情况,此外,在CST DESIGN STUDIO中,通过相应的电路连接,他们也可以用来获取任意的或微分S参数。
以上图中的双导体微带线为例,最上面的两个图给出了存在于线上的QTEM模分布:奇模和偶模。这两个模式是在仿真过程中激励起来的,因此求解器会计算出其相应的奇偶模的S参数。现在启动后处理根据给定的电压/电流重组这些S参数,因而产生新的S参数体现这两个隔离导体间的行为,如可以分析其间的窜扰。
在最后两个图中可以看到CST DESIGN STUDIO中的通用或微分准则使得重组这些S参数成为可能。在这个例子中,新的S参数等效于奇偶模仿真求得的S参数。然而,CST DESIGN STUDIO中,在复杂和非对称甚至含有更多导体引脚的结构中,该程序提供了不需重新仿真结构就可以计算不同的连接模式。
单端端口定义对感兴趣的非正交模式也是非常有用的,但不太可能直接激励起这些模式,却可以通过基模仿真结果重组获取他们的S参数,请注意:使用single-ended端口模式计算求解会自动激活规一化固定阻抗,但该阻抗值,在仿真前可以在相应的求解器对话框中修正。
模式校准
多引脚端口的模式是朝向和相应导体引脚电势定义一致的电场散度方向的,磁场则由激励端口的功率流决定,如模式的Poynting矢量总是指向端口的的辐射方向的。