• HFSS中激励方式学习笔记(总)


    HFSS中激励方式

    HFSS中,激励是一种定义在三维物体表面或者二维物体上的激励源,这种激励源可以是电磁场,电压源、电流源或者电荷源。

    HFSS中有多种激励方式:

    0激励方式功能设置方法应用
    1波端口激励(Wave Port)计算场分布,计算S参数与背景相接触的物体表面常用于波导结构、带状线结构以及共面波导结构,无源天线
    2集总端口激励(Lumped Port)计算场分布,计算S参数在物体模型内部无源天线
    3floquet端口激励(floquet Port)计算场分布,计算S参数用于二维平面周期性结构,如平面相控阵列和频率选择表面
    4入射波激励(Incident Port)计算场分布常用于电磁散射问题,如雷达发射截面(RCS)的计算
    5电压源激励(Voltage Port)计算场分布
    6电流源激励(Current Port)计算场分布
    7磁偏置激励(Magnetic Bias)计算场分布铁氧体材料

    波端口激励(Wave Port)

    在默认情况下,HFSS中与背景相接触的物体表面都默认设置为理想导体边界,没有能量可以进出,波端口设置在这样的面上,提供一个能量流进/流出的窗口。

    与背景相接触的端口,激励方式一般都设置成波端口。

    集总端口激励(Lumped Port)

    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,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。

    floquet端口激励(floquet Port)

    Floquet端口基于Floquet模式进行场求解,用于二维平面周期性结构的仿真设计,如平面相控阵列和频率选择表面等类型的问题。Floquet端口允许用户指定端口处入射波的斜入射角和极化方式,然后从求解结果中选择所关心的极化分量。

    入射波激励(Incident Port)

    入射波激励是用户设置的朝某一特定方向传播的电磁波作为激励源,其等相位面与传播方向垂直,入射波照射到器件表面,和器件表面的夹角称为入射角。入射波激励常用于电磁散射问题,如雷达发射截面(RCS)的计算。

    入射波激励分为7种类型:

    Plane Wave

    Hertzian-Dipole Wave

    Cylindrical Wave

    Gaussian Beam

    Linear Antenna wave

    Far field wave

    Near Field wave

    电压源激励(Voltage Port)

    电压源激励是定义在两层导体之间的平面上,用理想电压源来表示该平面上的电场激励。定义电压源激励时,需要设置的参数有电压的幅度、相位和电场的方向。

    使用电压源激励需要注意两点:

    1. 电压源激励所在的平面必须远小于工作波长,且平面上的电场是恒定电场。
    2. 电压源激励是理想的源,没有内阻,因此后处理时不会输出S参数。

    电流源激励(Current Port)

    电流源激励是定义于导体表面或者导体表面的缝隙上,需要设置的参数有导体表面/缝隙的电流幅度、相位和方向。

    使用电流源激励需要注意两点:

    1. 电流源激励所在的平面必须远小于工作波长,且平面/缝隙上的电流是恒定电流。
    2. 电流源激励是理想的源,没有内阻,因此后处理时不会输出S参数。

    磁偏置激励(Magnetic Bias)

    当HFSS设计中使用到铁氧体材料时,需要通过设置磁偏置激励来定义铁氧体材料网格的内部偏置场,该偏置场使铁氧体中的磁性偶极子规则排列,产生一个非零的磁矩,如果应用的偏置场是均匀的,张量坐标系可以通过旋转全局坐标系来设置,如果应用的偏置场是不均匀的,不允许旋转全局坐标系来设置张量坐标系,均匀偏置场的参数可以由HFSS直接输入,而非均匀偏置场的参数需要从其他的静磁求解器导入。

    参考资料:

    HFSS电磁仿真从入门到精通 李明洋著
    HFSS端口和激励设置【官方说明】
    什么是S参数? S参数的含义?

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