掌握Ansys HFSS 3D Layout端口高效设置方法

Ansys HFSS 3D Layout中，端口类型按照外形划分，主要有三种：Edge类型端口，同轴类型端口和Circuit端口。其中Edge类型端口主要用于走线和矩形焊盘位置的端口设置；同轴类型端口主要用于Solder Ball和圆形焊盘等位置的端口设置；Circuit端口主要用于集总器件或者S参数模型的连接。

1、在端口的建立方法上，HFSS 3D Layout和HFSS不同。

HFSS中需要用户自己绘制端口的形状，然后定义为Wave Port或Lumped Port，而在PCB上定义端口时，用户需要准确计算PCB叠层之间的距离以保证端口边缘与上下叠层对齐，因此在HFSS中定义PCB端口过程较为繁琐。在HFSS 3D Layout中，用户不再需要自己绘制，可以通过软件上的选择和设置来完成，端口建立过程十分简单。

2、Port建立完成之后，点击该Port，在属性窗口中会显示它的EM Design信息，可以修改调整Port的属性，包括类型、大小、参考面等。

HFSS 3D Layout的Edge端口和同轴端口是按照外形划分的，从本质上讲，它们都属于HFSS中的Wave Port或Lumped Port，在HFSS 3D Layout中设置端口的时候也要考虑到这两种端口的特征和适用场景，选择最合适的端口。用户可在属性窗口中修改端口类型，点击上图中的HFSS Type参数，不同情况下可能会出现Gap、Wave、Circuit等选项。Gap就是Lumped Port，Wave是Wave Port，Circuit表示Circuit端口。若从Gap修改为Wave，端口大小会发生变化。有一点需要注意，HFSS的有限元内核要求Wave Port必须位于求解区域内部，HFSS 3D Layout会自动在内部的Wave Port背面覆盖一层PEC，以确保求解方向正确。

3、端口设置详解：

• Edge类型端口设置：

Edge类型端口是指在生成过程要求用户必须指定相应的Edge的端口，常用场景有：走线边缘添加端口，矩形焊盘添加端口，同层Edge之间添加端口。

走线边缘添加端口：适用于微带线和带状线等可以在正上方或正下方找到相应参考平面的情况。在上方菜单栏或右键点击窗口空白处，弹出的菜单中选择Select Edges。

然后点击单根走线末端的边缘，边缘被选中之后会高亮显示，然后右键选择Port->Create。

软件会根据边缘的高度以及上下方参考层的距离，自动建立端口，默认建立的端口类型是Gap，可以在属性窗口自行修改。

若要将端口类型改为Wave，在属性窗口将HFSS Type改为Wave即可。

当两条走线间距较小时，若要在这两条走线上分别设置Wave Port，会导致端口交叠。此时可以设置一个包含两条走线的Wave端口。操作如下：先在两条走线边缘分别建立Gap端口，然后在Layout EDIT界面同时选中这两个端口，再选择Port->Couple Edge Ports，软件便会建立一个包含两个Terminal的Wave 端口了。

矩形焊盘添加端口：与在走线上添加端口类似，只需选中焊盘的某条Edge，右键点击Port->Create即可创建垂直的端口。有时候器件的Outline会影响焊盘的边缘选择，此时在Layer显示的控制窗口中关闭此器件，即可正常选择。

在矩形焊盘上添加端口容易犯的错误操作是：直接选中焊盘本身，然后右键选择Port->Create。这时创建的是水平同轴端口，为圆形，且仅仅在焊盘上没有接触到参考面。

同层两个Edge之间添加端口：如果在HFSS 3D Layout无法在被选中Edge的上下层找到合适的参考平面，端口就会无法生成。此时如果同层有合适参考网络，可以考虑基于同层的Edge生成水平端口。方法是：先选中两条Edge，然后右键选择Port->Create，软件便会根据这两条Edge生成一个水平的Lumped Port。用户还需要检查以确保端口上面都是均匀介质。

HFSS 3D Layout的Lumped端口技术支持非规则的端口形状，因此即使被选中的两条Edge没有对齐或水平，软件同样可以生成端口并正常求解。

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