仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout 端口設置(上)

2023-03-16 11:23:23 來源:軟服之家

Ansys HFSS 3D Layout中,端口類型按照外形劃分,主要有三種:Edge類型端口,同軸類型端口和Circuit端口。其中Edge類型端口主要用于走線和矩形焊盤位置的端口設置;同軸類型端口主要用于Solder Ball和圓形焊盤等位置的端口設置;Circuit端口主要用于集總器件或者S參數模型的連接。

1、在端口的建立方法上,HFSS 3D Layout和HFSS不同。HFSS中需要用戶自己繪制端口的形狀,然后定義為Wave Port或Lumped Port,而在PCB上定義端口時,用戶需要準確計算PCB疊層之間的距離以保證端口邊緣與上下疊層對齊,因此在HFSS中定義PCB端口過程較為繁瑣。在HFSS 3D Layout中,用戶不再需要自己繪制,可以通過軟件上的選擇和設置來完成,端口建立過程十分簡單。


(相關資料圖)

2、Port建立完成之后,點擊該Port,在屬性窗口中會顯示它的EM Design信息,可以修改調整Port的屬性,包括類型、大小、參考面等。

HFSS 3D Layout的Edge端口和同軸端口是按照外形劃分的,從本質上講,它們都屬于HFSS中的Wave Port或Lumped Port,在HFSS 3D Layout中設置端口的時候也要考慮到這兩種端口的特征和適用場景,選擇最合適的端口。用戶可在屬性窗口中修改端口類型,點擊上圖中的HFSS Type參數,不同情況下可能會出現Gap、Wave、Circuit等選項。Gap就是Lumped Port,Wave是Wave Port,Circuit表示Circuit端口。若從Gap修改為Wave,端口大小會發生變化。有一點需要注意,HFSS的有限元內核要求Wave Port必須位于求解區域內部,HFSS 3D Layout會自動在內部的Wave Port背面覆蓋一層PEC,以確保求解方向正確。

3、端口設置詳解:

Edge類型端口設置:

Edge類型端口是指在生成過程要求用戶必須指定相應的Edge的端口,常用場景有:走線邊緣添加端口,矩形焊盤添加端口,同層Edge之間添加端口

走線邊緣添加端口:適用于微帶線和帶狀線等可以在正上方或正下方找到相應參考平面的情況。在上方菜單欄或右鍵點擊窗口空白處,彈出的菜單中選擇Select Edges。

然后點擊單根走線末端的邊緣,邊緣被選中之后會高亮顯示,然后右鍵選擇Port->Create。

軟件會根據邊緣的高度以及上下方參考層的距離,自動建立端口,默認建立的端口類型是Gap,可以在屬性窗口自行修改。

若要將端口類型改為Wave,在屬性窗口將HFSS Type改為Wave即可。

當兩條走線間距較小時,若要在這兩條走線上分別設置Wave Port,會導致端口交疊。此時可以設置一個包含兩條走線的Wave端口。操作如下:先在兩條走線邊緣分別建立Gap端口,然后在Layout EDIT界面同時選中這兩個端口,再選擇Port->Couple Edge Ports,軟件便會建立一個包含兩個Terminal的Wave 端口了。

矩形焊盤添加端口:與在走線上添加端口類似,只需選中焊盤的某條Edge,右鍵點擊Port->Create即可創建垂直的端口。有時候器件的Outline會影響焊盤的邊緣選擇,此時在Layer顯示的控制窗口中關閉此器件,即可正常選擇。

在矩形焊盤上添加端口容易犯的錯誤操作是:直接選中焊盤本身,然后右鍵選擇Port->Create。這時創建的是水平同軸端口,為圓形,且僅僅在焊盤上沒有接觸到參考面。

同層兩個Edge之間添加端口:如果在HFSS 3D Layout無法在被選中Edge的上下層找到合適的參考平面,端口就會無法生成。此時如果同層有合適參考網絡,可以考慮基于同層的Edge生成水平端口。方法是:先選中兩條Edge,然后右鍵選擇Port->Create,軟件便會根據這兩條Edge生成一個水平的Lumped Port。用戶還需要檢查以確保端口上面都是均勻介質。

HFSS 3D Layout的Lumped端口技術支持非規則的端口形狀,因此即使被選中的兩條Edge沒有對齊或水平,軟件同樣可以生成端口并正常求解。

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