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
3	floquet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?