1、引入

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波激励、电压源或者电流源。激励端口是一种允许能量进入或流出几何结构的特殊边界条件类型。所有的激励类型都可以用来计算场分布，但是只有波端口激励、集总端口激励和Floquet端口激励可以用来计算S参数。

2、激励的设置步骤

三维模型窗口点击右键，右键弹出菜单中选择Assign Excitation

3、激励的分类

（1）波端口激励（Wave Port）

默认的情况下，所有三维物体和背景之间的接触面都是理想的导体边界，没有能量可以进出。波端口设置在背景面上，用作模型的激励源并提供一个能量进入/流出的窗口。

①波端口激励——模式（modes）

默认情况下，HFSS只计算主模，即模式1。但是某些情况下，计算中包含高阶模式的影响是必须的。

②波端口激励——端口校准

 波端口必须被校准以确保一致的结果。

校准的目的有两个：确定场的方向、设置电压积分路径（求解特性阻抗时需Zpi/Zpu/Zui，需要知道电压的积分路线。）

③波端口激励——S参数的归一化

 归一化S参数：在实验测量(如矢量网络分析仪)和电路仿真器(如ADS, Ansoft Designer)使用的特性阻抗通常是常数(如50欧姆),为了使HFSS计算结果和实验测量或电路仿真结果保持一致,HFSS计算得出的广义S参数必须用常数特性阻抗（如50欧姆）进行归一化。

④波端口激励——端口平移（Deembed）

De-embed功能是指平移端口的位置，查看其对计算结果的影响；选中使用端口平移功能，只影响数据后处理，HFSS不会重新进行仿真计算。HFSS端口平移中的正数表示参考平面向模型内部移动，负数则是向外延伸。

 r1：端口1传播常数，l1：端口1平移距离

⑤波端口激励——终端线（Terminal）

Tools→Option→HFSS Option→√Auto-assign terminals on ports（自动设置终端线），当然之后需要指定传输线和参考地（GND）（默认）。

 ⑥波端口激励——端口尺寸估计

<1>对于波导或同轴线这类横截面闭合的器件,端口截面四周都是导体,波端口直接定义在其终端横截面即可。

<2>对于微带线、带状线、共面波导等开放或半开放结构的传输线,电磁场并不完全束缚在导体和参考地之间,部分电磁能量会辐射到传输线四周的空气和介质中,此时设置的波端口需要有足够大的尺寸,以避免电场耦合到波端口边缘上,影响传输线的特性,进而影响到计算的准确性。

微带线

 波端口下边缘与微带线参考地重合，波端口高度通常是根据介质层厚度来确定，一般取介质层厚度的6~10倍，波端口宽度一般由介质层厚度h和微带线宽度来决定（w>h时取10w，w<h时取5w或者3h~4h）

带状线

 对于带状线只需要确定波端口宽度即可，波端口上下边缘必须与上下两个参考地重合。波端口宽度同样也是由介质层厚度h和带状线宽度w来共同决定（w≥h时取8w，w<h时取5w或3h~4h）

槽线

 对于槽线结构，金属层及缝隙一般位于波端口中央。介质层厚度为h，缝隙宽度为g，那么波端口高度一般取4h和4g两者中的较大者，波端口宽度一般取＞7倍的缝隙宽度（即左右各3g，中间1g）

共面波导

对于共面波导结构必须设置在波端口中央，假设共面波导的介质层厚度为h，缝隙宽度为g，金属层宽度为s，那么波端口高度取4h和4g的较大者，波端口宽度取10g和10s的较大者

注：端口尺寸需小于1/2个工作波长，否则会激发矩形波导模式，影响结果的准确性。

（2）集总端口激励（Lumped Port）（只设置于模型内部）

①端口大小直接与微带线相同尺寸，无须考虑微带线尺寸

②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,因此根据集总端口无法进行端口平移操作。

（3）Floquet端口激励

①只有模式驱动求解类型（Modal Driven Solution）的设计可以使用Floquet端口

②Floquet端口不支持快速扫频方式，可以支持离散扫频和插值扫频方式

③Floquet端口的四周必须与主从边界条件相连

4、激励的设置

(1)波端口激励设置

对于HFSS中的模式驱动和终瑞驱动这两种不同的求解类型，波端口激励的设置过程也是不同的，这里就模式驱动和终端驱动两种情况分别进行讲解。

①模式驱动 工程设计含有（DrivenModal）

（以矩形波导为例）

面选→Assign Excitation→Wave port

Name：P1

Number of Modes：需要求解的模式数（只求主模=1）

Integration Line：设置积分校准线→下拉选择New Line（下表面边缘中点→上表面边缘中点）

Port Renormalization：是否归一化，Renormalize All Modes选择归一化，阻抗一般设置50，即对50欧姆进行阻抗归一化

Deembed Settings：是否端口平移，正内负外

若需要修改则直接双击左侧P1

②终端驱动（以微带线结构为例）

步骤：

①设置为终端驱动

HFSS→Solution Type→Driven Termind

②确定端口尺寸（波端口的宽度和高度）

（1）微带线宽度Microstrip1→CreatBox

XSize=0.1mm→波端口宽度=0.5mm

（2）介质层厚度Sub→CreatBox

ZSize=0.2mm→波端口高度=1.2mm

③添加矩形面

切换ZX面

底面与参考地重合，创建一个大概的矩形面

右键→Assign Excitation→Wave Port

Port Name：P1

Terminal Naming：

√Use conductor name使用导体名称作为终端线名称

√Use port object name使用端口名称作为终端线名称

Use as Reference选择参考地GND

 （2）集总端口激励设置

①模式驱动

（1）切换ZX面

（2）局部放大显示

（3）集总端口上下边缘分别与参考地和传输线相接，宽度与传输线宽度一致。

（4）选中此面→右键Assign Excitation→Lumped Port

Name：P1

Pull port Impedance：设置波端口阻抗

Resistance：电阻值（设置为50欧姆即为集总端口上S参数的参考阻抗）

Reactance：电抗值

Integration Line→New Line设置端口积分校准线

 归一化阻抗：50欧姆

删除端口激励：点一下P1+×

②终端驱动

（1）设置为终端驱动

HFSS→Solution Type→Driven Termind

（2）选中面+右键Assign Excitation→Lumped Port

5、对比波端口与集总端口（设置几乎相同）

①主要区别在于端口平面大小不同

波端口较大，集总端口较小

②波端口于模型外表面，集总端口于模型内表面

③波端口可计算高次模，集总端口不能计算高次模（与传输线个数有关）

④波端口可以使用端口平移功能，集总端口不能使用平移功能

⑤二者都可以进行S参数归一化处理