CST激勵(lì)源之波導(dǎo)端口說(shuō)課講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。CST激勵(lì)源之波導(dǎo)端口-CST激勵(lì)源之波導(dǎo)端口波導(dǎo)端口是一種特殊種類(lèi)的解算域邊界條件，它可以刺激能量的吸收，這一切都是是通過(guò)2D頻域解算器求解二維端口面內(nèi)可能本征模實(shí)現(xiàn)的，且端口處每種可能的電磁場(chǎng)解析解都可以通過(guò)無(wú)數(shù)模式的疊加求得，然而，實(shí)際上，少量的模式就可以進(jìn)行場(chǎng)仿真了，求解計(jì)算中需要考慮的模式數(shù)可以在WaveguidePort對(duì)話框中設(shè)定。這里要注意：激勵(lì)波導(dǎo)端口的輸入信號(hào)是規(guī)一化到峰值功率為1sqrt（Watt）使用波導(dǎo)端口要根據(jù)不同需求、不同特點(diǎn)的端口類(lèi)型的數(shù)量定義。因而，我們首先必須精確的判

2、定激勵(lì)問(wèn)題的類(lèi)型，然后在選擇并定義合適的波導(dǎo)端口。在具有不均勻性、可獲得broadbandports（寬帶端口）或者具有inhomogeneousportaccuracyenhancement（非均勻端口精度加密）特色的情況下，我們可以選擇使用normalwaveguideports（標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)端口），與此同時(shí)，multipinports可以計(jì)算凋落的TEM模。標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)端口標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)端口即我們經(jīng)常使用的矩形或圓形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，通過(guò)PEC邊界條件屏蔽，因而端口模式就被限制在端口區(qū)域內(nèi)均勻波導(dǎo)端口右圖是一個(gè)均勻、矩形標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)端口，通過(guò)normalwaveguideoperator解算。下圖中是一個(gè)具有三個(gè)

3、模式的波導(dǎo)端口，這里按各自的截止頻率來(lái)分類(lèi)。傳播模式數(shù)的多少取決于選取的頻率范圍。在瞬態(tài)仿真時(shí)，建議考慮所有的傳播模式，因?yàn)槲纯紤]的模式將在端口處引起反射。對(duì)于凋落模式也采用同樣的考慮，如果必要的話，求解器將檢查這些情況并給出警告信息。非均勻波導(dǎo)端口如果波導(dǎo)由兩種或兩種以上材料的介質(zhì)填充如右圖所示，那么模式就呈現(xiàn)頻率依賴(lài)性，如下圖所示就是三個(gè)不同頻點(diǎn)的TE模，頻率越高（從左到右頻率逐漸增加），那么場(chǎng)就更加集中在具有高介電常數(shù)值的材料中（圖中淺褐色部分所示）。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的波導(dǎo)解算器只計(jì)算指定頻點(diǎn)處的場(chǎng)模式，對(duì)于寬帶內(nèi)計(jì)算場(chǎng)模式將會(huì)報(bào)錯(cuò)。因此我們需要打開(kāi)瞬態(tài)解算器中Special對(duì)話框（如下圖所示）

4、。激活其中的broadbandportoperator（寬帶端口解算器），這里，端口模式將在多個(gè)頻點(diǎn)處計(jì)算并求解出可以接受的寬帶結(jié)果。同軸波導(dǎo)端口或連接器和上面的波導(dǎo)端口相比，同軸端口或連接器擁有一個(gè)或更多的內(nèi)導(dǎo)體。在端口處如果存在一個(gè)以上的內(nèi)導(dǎo)體將產(chǎn)生截止頻率為0的TEM模。右圖中的均勻同軸波導(dǎo)由一個(gè)外導(dǎo)體和四個(gè)內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成，因此存在三個(gè)不同TEM模式，如下圖所示。這些模式是凋落模（具有相同的傳播常數(shù)），且可以疊加產(chǎn)生新的模式，這是因?yàn)樗麄儽舜耸钦坏?。因此，下圖所示的模式解僅僅是一種可能解，因而我們建議你使用multipinoperator功能指定你期望激勵(lì)的模式。非均勻同軸波導(dǎo)或連接器端口

5、假定為輕微不均勻同軸波導(dǎo)或同軸連接器端口，通過(guò)使用MultipinPort，依舊會(huì)疊加產(chǎn)生許多QTEM模，然而，切記：不同模式的的傳播常數(shù)是不同的，這將產(chǎn)生錯(cuò)誤信息。假定不均勻錯(cuò)誤已經(jīng)不能忽略調(diào)，那么所有的端口應(yīng)該定義為Single-ended，在仿真結(jié)束后，single-endedS參數(shù)將作為后處理中一部分，然后在CSTDESIGNSTUDIO中通過(guò)類(lèi)似結(jié)構(gòu)的multipin配置的微分激勵(lì)重新合并計(jì)算。微帶線不像同軸波或矩形波導(dǎo)，微帶線是開(kāi)放且不均勻結(jié)構(gòu)，這使得在時(shí)域仿真中受到一定的限制。然而，為了獲取更精確的結(jié)果，我們應(yīng)該考慮下面的幾個(gè)方面：首先，在2D本征模計(jì)算中沒(méi)有開(kāi)放邊界條件，基于此

6、，時(shí)域中的開(kāi)放邊界條件則被2D本征模計(jì)算中的磁邊界條件取代。因此，為改善精度在遠(yuǎn)區(qū)對(duì)重要的模式場(chǎng)盡可能的設(shè)置邊界條件是很重要的。由于端口的跳變，高次模就有可能產(chǎn)生，從而降低求解精度。其次，由于端口區(qū)域的不連續(xù)性，波導(dǎo)解算器waveguideoperator增加了模式計(jì)算次數(shù)以及距離從而降低了精度，同時(shí)發(fā)生的寬帶錯(cuò)誤也可能不再使用inhomogeneousportaccuracyenhancement（在瞬態(tài)求解對(duì)話框中設(shè)定）功能，這個(gè)特征使用fulldeembedding就需要所有端口模式的激勵(lì)，因此，慎重的激活該功能是明智的，如果可能的話，可以使用S-parametersymmetries，

7、下面給出微帶線的例子，都是基于標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)端口解算器（normalwaveguideoperator）。單根微帶線右圖是一個(gè)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)端口的簡(jiǎn)單微帶線，下圖中的左圖給出了求得的S參數(shù)，由于chosenmodecalculationFrequency選擇模式計(jì)算頻率，在10GHz左右，其反射是正確的，作為對(duì)比，右圖中則給出了使用fulldeembedding的結(jié)果，在整個(gè)期望的頻率范圍內(nèi)其反射小于60dB。帶有接地平面的兩個(gè)導(dǎo)體微帶線下圖給出帶有接地平面的兩個(gè)導(dǎo)體微帶線的奇模、偶模分布，由于端口區(qū)域的不連續(xù)性，其奇偶模都是非退化的QTEM（準(zhǔn)TEM波），描繪了這種結(jié)構(gòu)的兩種靜態(tài)模式。共面微帶線典

8、型的共面微帶線由四個(gè)獨(dú)立導(dǎo)體構(gòu)成，因而呈現(xiàn)了三種不同的非退化準(zhǔn)TEM模（QTEM），如圖中所示，端口被磁臂分開(kāi)以避免接地面和兩條邊帶線之間的短路。沿線傳播的三個(gè)模式為ground,evenandoddmode（地、奇、偶模），在求解對(duì)話框中，你可以方便的選擇對(duì)你的仿真激勵(lì)感興趣的模式。含接地面的多導(dǎo)體微帶線一般情況下，具有不連續(xù)性的多導(dǎo)體波導(dǎo)端口，其單個(gè)導(dǎo)體間的耦合影響一般通過(guò)single-endedports分析計(jì)算有損微帶線。如果微帶線含有損耗，無(wú)論是介質(zhì)基板損耗，還是金屬導(dǎo)體損耗，對(duì)于指定的求解器都會(huì)有一定的約束、限制。一般，對(duì)瞬態(tài)求解器而言，在端口模式解算中，損耗是不計(jì)在內(nèi)的，因此端口

9、區(qū)域會(huì)有些許的反射。主要取決于這些損耗的大小，損耗越大反射增加，甚至可能覆蓋整個(gè)頻帶產(chǎn)生寬帶錯(cuò)誤，這些都是由于不連續(xù)的微帶線的特點(diǎn)造成的，因而，inhomogeneousportaccuracyenhancement的功能的影響也將被忽略，所以一定要確保端口處的損耗不要太大。而對(duì)于頻域求解器，除了諧振計(jì)算外，是考慮了端口的有損材料的，并計(jì)算復(fù)傳播常數(shù)。周期波導(dǎo)端口對(duì)于使用六面體網(wǎng)格的頻域求解器FDS，可以考慮非0相移的周期端口邊界。這些邊界特性和BoundaryCondition對(duì)話框中的全局設(shè)置相對(duì)應(yīng)，下面看看一個(gè)具有周期邊界的簡(jiǎn)單波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的例子。下圖是一個(gè)計(jì)算域的x方向使用周期邊界條件的波

10、導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該周期定義為一恒定的和期望的端口模式的傳播方向（z軸）成30度角。前兩個(gè)模式如下圖電場(chǎng)矢量和磁場(chǎng)矢量所示，你可以看到第一個(gè)模式是平面波，而第二個(gè)模式則是Floquet模式。阻抗定義對(duì)所有類(lèi)型的波導(dǎo)端口，其波阻抗的值都等于對(duì)所有端口面上的網(wǎng)格點(diǎn)j的截線電場(chǎng)與截線磁場(chǎng)比值的平均值：然而，為了避免因?yàn)樾?shù)值造成的錯(cuò)誤，在某個(gè)門(mén)限（相對(duì)最大場(chǎng)值）以下的數(shù)值就不不含在計(jì)算之內(nèi)，在solverlogfile中的z-Wave-Sigma中可以看到這種平均值的不一致性。此外，對(duì)任意多導(dǎo)體端口（同軸波導(dǎo)端口、微帶線、連接器端口等），都存在靜態(tài)模式場(chǎng)（TEM或QTEM模），lineimpedance的值都

11、將計(jì)算，它是通過(guò)對(duì)每個(gè)獨(dú)立模式以考慮注入結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)體電流來(lái)計(jì)算，按下列表達(dá)式計(jì)算：其中，power為Poynting矢量沿段進(jìn)口區(qū)域積分而來(lái)，current是磁場(chǎng)沿導(dǎo)體表面積分計(jì)算而來(lái)。注：必須意識(shí)到這和通常的定義ZU/I是不一樣的，因而會(huì)求得不同的結(jié)果。模式校準(zhǔn)為了獲得計(jì)算的模式的一致性方向，電模式場(chǎng)需根據(jù)特定的準(zhǔn)則校準(zhǔn)；然后通過(guò)激勵(lì)端口的功率流確定磁場(chǎng)。這意味著模式的Poynting矢量總是指向端口輻射方向，因?yàn)檫@，使得在CSTDESIGNSTUDIO中不同結(jié)構(gòu)的端口可以在不產(chǎn)生不期望的相移的情況下連接。下圖給出了考慮電場(chǎng)方向的端口模式的校準(zhǔn)線，在中空波導(dǎo)中，電場(chǎng)是朝向端口的局部U/V坐標(biāo)

12、系。如果有內(nèi)導(dǎo)體（端口有兩個(gè)或三個(gè)導(dǎo)體）存在，那么導(dǎo)體pin的散度計(jì)算則是正的，比如，電場(chǎng)指向地，如下圖中右側(cè)的兩個(gè)途中所示（微帶和同軸波導(dǎo)）。所有其他端口模式都是指向其相應(yīng)的端口的坐標(biāo)系的，這類(lèi)似于中空波導(dǎo)端口的情況。因此，無(wú)論什么情況下，在CSTDESIGNSTUDIO中都要確保端口耦合的一致性。在Multipinport模式的使用potentialpin定義來(lái)確定電場(chǎng)方向的。波導(dǎo)端口的網(wǎng)格查看在開(kāi)始仿真之前，任何結(jié)構(gòu)都必須空間離散化，對(duì)波導(dǎo)端口而言也不例外?；谝恢滦裕ㄟB續(xù)性）的原因，端口使用和結(jié)構(gòu)相同的網(wǎng)格，因而，定義端口的尺寸不必和用于仿真的端口尺寸相同。這些尺寸必須映射到網(wǎng)格上，因

13、而會(huì)有輕微的變化，然而，端口尺寸總是被放大的。為了控制仿真中觀察到的尺寸，你可以輸入網(wǎng)格模式，如下圖紅色框架所示反映了映射到端口的情況。波導(dǎo)端口波導(dǎo)端口是根據(jù)入射波功率和反射波功率來(lái)進(jìn)行求解計(jì)算的，對(duì)每個(gè)波導(dǎo)端口而言，在計(jì)算求解過(guò)程中，都將記錄其S參數(shù)（時(shí)域信號(hào)用于時(shí)域仿真）。實(shí)際上，端口可以被連接到結(jié)構(gòu)中的縱向均勻波導(dǎo)代替。在仿真求解前，你至少需要一個(gè)激勵(lì)源（或波導(dǎo)端口、或離散端口或平面波）對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行饋電。注：激勵(lì)的波導(dǎo)端口的輸入信號(hào)是規(guī)一化到1sqrt（watt）的。在輸入對(duì)話框彈出前，如果你選擇了一個(gè)沿某個(gè)軸的面，然后就會(huì)提示你輸入新端口區(qū)域的尺寸?；究蚣蹽eneralframeNam

14、e：從下拉菜單中選擇有效的名字，該數(shù)值將顯示在結(jié)構(gòu)圖中的端口面上，并用來(lái)命名S參數(shù)結(jié)果，請(qǐng)注意：端口編號(hào)是和離散端口discreteport的定義共享的（一致的）。Normal：選擇端口面的法向。端口必須平行于計(jì)算域的邊界以便你可以在x、y、z之間選擇。Orientation：定義端口的方向，如輻射方向。Lower端口輻射方向?yàn)檎较颍瑄pper端口輻射方向?yàn)樨?fù)方向，和選擇的端口的法向坐標(biāo)軸有關(guān)。通常，要和upper或lower邊界的計(jì)算域的定義相一致。然后，你也可以在計(jì)算域內(nèi)定義內(nèi)部端口。注：在定義一個(gè)新端口，或選擇一個(gè)以前的端口時(shí)，端口的局部坐標(biāo)系（由全局坐標(biāo)系的方向決定）將顯示在主窗口中

15、，另外，如果端口被激勵(lì)，則端口處的箭頭則表明輻射方向。你可以使用鼠標(biāo)滾輪調(diào)整端口大小的顯示位置框架PositionframeCoordinates：在這里，你可以選擇通過(guò)輸入沿法向的截面端口的尺寸改變端口大小。Free：選擇了free，你可以在這里輸入端口截面的最小和最大值，在Editfields中，你可以看到其取決于端口的法向方向。NormalEditfieldsXYmin,Ymax,Zmin,ZmaxYXmin,Xmax,Zmin,ZmaxZXmin,Xmax,Ymin,Ymax右圖給出了位于lowerz邊界的波導(dǎo)端口截面的參數(shù)情況。Fullplane：如果你選擇了Fullplane，那么

16、通過(guò)位置和法向定義的整個(gè)邊界將作為波導(dǎo)端口。右圖給出了擴(kuò)展到整個(gè)邊界平面的波導(dǎo)端口情況。Usepicks：我們也可以通過(guò)選擇平行于坐標(biāo)軸或一個(gè)平面中至少兩個(gè)棱的作為端口。因而，在模型窗口中，如果你已經(jīng)選擇面或棱，那么就需要選擇Usepicks選項(xiàng)定義端口，如果選擇的面和期望的端口尺寸不一致，你可以在下面的域中輸入相應(yīng)的值來(lái)改變端口尺寸。NormalEditfieldsXYmin,Ymax,Zmin,ZmaxYXmin,Xmax,Zmin,ZmaxZXmin,Xmax,Ymin,YmaxFreenormalposition:激活該按鈕定義內(nèi)部端口，如端口位于計(jì)算域內(nèi)。該選框只有在選擇Free或F

17、ullplane模式時(shí)才可用。該法線位置的值可以是插入到相應(yīng)的X/Y/Zpos域中，如果該值超過(guò)了計(jì)算域的尺寸，則端口就為計(jì)算域的邊界處。注：為使用該按鈕時(shí)，其端口總是位于計(jì)算域的upper和lower邊界處，和lower或upper端口方向相一致。參考平面框架ReferenceplaneframeDistancetoref.plane:指定參考平面的距離以獲取基于S參數(shù)的準(zhǔn)確相位信息。正值則向外移動(dòng)參考平面，負(fù)值則向內(nèi)移動(dòng)。Deembeding在計(jì)算運(yùn)行后也可以執(zhí)行，下圖給出了波導(dǎo)端口的負(fù)距離參考平面，如參考面向內(nèi)移動(dòng)。模式設(shè)置框架ModesettingsframeMultipinport：

18、如果想定義multipinport，選擇它。Definpins:如果選擇了Multipinport，則該按鈕將激活。按下該按鈕之后，CurrentSetDefinitions對(duì)話框?qū)棾?，你可以通過(guò)添加新的current設(shè)置定義multipinport。Numberofmodes：指定模式數(shù)用來(lái)計(jì)算仿真。Single-ended：該按鈕提供后處理中自動(dòng)重計(jì)算散射參數(shù)，這些是基于先前定義的single-endedmultipinports。因而，在multipin定義設(shè)置期間，每個(gè)內(nèi)導(dǎo)體的各自獨(dú)立的模式設(shè)置必須生成，如一個(gè)導(dǎo)體（通常是最外面的）依舊沒(méi)有定義接地導(dǎo)體，然后，該按鈕將被激活用來(lái)進(jìn)行s

19、ingle-ended計(jì)算。注：在這種方法中，所有的端口都必須定義為single-ended類(lèi)型，否則，就無(wú)法啟動(dòng)仿真。通過(guò)使用single-ended端口模式，計(jì)算求解自動(dòng)激活規(guī)一化固定阻抗值，然而，阻抗值本身在開(kāi)始仿真前，在求解對(duì)話框中可以修改。Impedanceandcalibration:選擇該項(xiàng)，如果你想定義阻抗，校準(zhǔn)和極化線Definelines.:如果選擇了ImpedanceandCalibration，那么該按鈕就會(huì)被激活，按下該按鈕將打開(kāi)模式阻抗和校準(zhǔn)對(duì)話框，你可以進(jìn)行相應(yīng)的定義。注：阻抗和校準(zhǔn)線的定義只在四面體網(wǎng)格中使用Polarizationangle:僅對(duì)退化模的首次設(shè)

20、置。只有在為選中ImpedanceandCalibration時(shí)，才能激活該選框。當(dāng)出現(xiàn)退化模，兩個(gè)模式（共用一個(gè)傳播常數(shù)）可以線性疊加。通過(guò)輸入極化角度（0360度），你可以確定這些模式中的第一個(gè)模式的電場(chǎng)的主方向。波導(dǎo)端口阻抗、校準(zhǔn)和極化定義波阻抗對(duì)所有類(lèi)型的波導(dǎo)端口，其波阻抗的值都等于對(duì)所有端口面上的網(wǎng)格點(diǎn)j的截線電場(chǎng)與截線磁場(chǎng)比值的平均值：然而，為了避免因?yàn)樾?shù)值造成的錯(cuò)誤，在某個(gè)門(mén)限（相對(duì)最大場(chǎng)值）以下的數(shù)值就不不含在計(jì)算之內(nèi)，在solverlogfile中的z-Wave-Sigma中可以看到這種平均值的不一致性。傳輸線阻抗lineimpedance此外，對(duì)任意多導(dǎo)體端口（同軸波導(dǎo)端

21、口、微帶線、連接器端口等），都存在靜態(tài)模式場(chǎng)（TEM或QTEM模），lineimpedance的值都將計(jì)算，它是通過(guò)對(duì)每個(gè)獨(dú)立模式以考慮注入結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)體電流來(lái)計(jì)算，按下列表達(dá)式計(jì)算：其中，power為Poynting矢量沿段進(jìn)口區(qū)域積分而來(lái)，current是磁場(chǎng)沿導(dǎo)體表面積分計(jì)算而來(lái)。注：必須意識(shí)到這和通常的定義ZU/I是不一樣的，因而會(huì)求得不同的結(jié)果。Impedancelines阻抗線基于四面體網(wǎng)格的模型，在計(jì)算功率電壓阻抗ZPV時(shí)，可以使用定義阻抗線，該阻抗為兩個(gè)導(dǎo)體之間的TEM模式的線性阻抗。通過(guò)對(duì)沿阻抗線上的電壓的平房積分計(jì)算，如下式所示：Power為Poynting矢量在整個(gè)端口區(qū)域

22、的積分校準(zhǔn)線：通常，模式校準(zhǔn)線的定義在整個(gè)端口區(qū)域是自動(dòng)完成的，然而，對(duì)于基于四面體網(wǎng)格的模型，校準(zhǔn)線使用模式校準(zhǔn)線代替整個(gè)端口區(qū)域，這對(duì)在非校準(zhǔn)線位置引入大量電場(chǎng)的端口區(qū)域非均勻材料構(gòu)成的端口區(qū)域的計(jì)算是很有用的。Polarization極化當(dāng)出現(xiàn)簡(jiǎn)并模時(shí)，有相同傳播常數(shù)的兩個(gè)模式將線性疊加，根據(jù)使用的網(wǎng)格，有兩種定義簡(jiǎn)并模的極化方式。對(duì)于六面體網(wǎng)格，在波導(dǎo)端口對(duì)話框中定義0360度的極化角，該角度和第一個(gè)簡(jiǎn)并模的主方向有關(guān)，下圖給出了第一個(gè)模式的45度和90度極化情況。下圖第一個(gè)圖中，相對(duì)于U/V局部坐標(biāo)系的端口平面上的45度極化情況上圖右面兩個(gè)圖中給出45度和90度極化角圓柱波導(dǎo)的TE1

23、1模（端口沿z方向）對(duì)于使用四面體網(wǎng)格的模型，使用ModeImpedanceandCalibration模式阻抗和校準(zhǔn)對(duì)話框定義簡(jiǎn)并模的極化，因而，兩條極化線需要沿著彼此垂直的的兩個(gè)簡(jiǎn)并模的電場(chǎng)的主方向。下圖第一個(gè)圖給出了以相互垂直的矢量表述極化線的情況上圖右面兩個(gè)圖中給出端口處極化沿線的兩個(gè)凋落的TE11模的分布情況CST激勵(lì)源之Multipinport端口含有兩個(gè)以上導(dǎo)體的波導(dǎo)端口，將會(huì)激勵(lì)起TEM模，你可以在PotentialSetDefinitions和DefinePotentialSetItemDialog中確定和編輯指定的模式。為了定義Multipinport，必須在波導(dǎo)端口對(duì)話框

24、中激活multipin選框，按下Definepins按鈕，將彈出PotentialSetDefinitions對(duì)話框，在這里你可以定義或編輯Potential設(shè)置。注：在簡(jiǎn)并模中，很容易出現(xiàn)不同模式的疊加情況，因此，Multipinportoperator（多引腳端口解算器）主要應(yīng)用在均勻的多個(gè)同軸或連接器端口中，當(dāng)然，在不同模式之間的傳播常數(shù)只有細(xì)微差別的時(shí)候，Multipinport也可以用在非均勻端口中。請(qǐng)注意兩個(gè)或更多非簡(jiǎn)并模的疊加是會(huì)產(chǎn)生不準(zhǔn)確的瞬態(tài)求解。在易于受非正交模式影響的非均勻多導(dǎo)體端口或引腳定義時(shí)multipinport應(yīng)該定義為single-endedport（單端端口）

25、Potentialdefinitions為了定義描述電場(chǎng)的特殊散度分布的模式，必須在相應(yīng)的引腳pin定義正負(fù)電勢(shì)potential，該引腳中，設(shè)置電位將作為繼端口數(shù)和模式數(shù)之后的第二個(gè)值，（如2(1,+)則表示端口2，模式1，正電勢(shì)）。屬于另一個(gè)電勢(shì)設(shè)置的引腳處的電勢(shì)將被設(shè)置為0，沒(méi)有定義電勢(shì)的導(dǎo)體將作為接地導(dǎo)體，因而具有相等電勢(shì)的多引腳之間的電壓將被設(shè)置為0。因?yàn)榭梢赃x擇指定引腳數(shù)次并定義不同模式（見(jiàn)下面的第二個(gè)例子），所以，你應(yīng)該檢查一下你定義的電勢(shì)是否彼此正交，如果沒(méi)有檢查，求解器將自動(dòng)使模式彼此正交以獲取穩(wěn)定的仿真。LineImpedancedefinition多引腳端口的線性阻抗等于

26、多個(gè)導(dǎo)體端口定義（見(jiàn)上面波導(dǎo)端口的相關(guān)介紹），考慮一個(gè)多引腳模式，注入結(jié)構(gòu)的所有電流按下面的計(jì)算準(zhǔn)則考慮注：該表達(dá)式不同于一般的定義ZU/I,因而會(huì)得出不同結(jié)果。詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)下面的介紹Symmetries在多引腳端口中使用對(duì)稱(chēng)是很容易的，如果對(duì)稱(chēng)面兩側(cè)電勢(shì)相同，根據(jù)電場(chǎng)分布，必須定義一個(gè)磁對(duì)稱(chēng)面，反之，則必須定義一個(gè)電對(duì)稱(chēng)面。Examples：下面的兩個(gè)例子中使用一般的同軸端口來(lái)分析多引腳端口解算器（multipinportoperator）應(yīng)用范圍、定義、使用。本征模求解右圖中是一個(gè)由四個(gè)內(nèi)導(dǎo)體和一個(gè)屏蔽導(dǎo)體構(gòu)成的多引腳波導(dǎo)，本征模求解器求解通過(guò)四個(gè)不同的2D模式給出，如下圖圖中電場(chǎng)矢量所示。

27、然而，因?yàn)檫@些模式是凋落模，只要模式是正交的，求解器的求解就是任意的，因而，任何經(jīng)線性疊加產(chǎn)生的模式都會(huì)在波導(dǎo)中傳播，multipinoperator多引腳解算器就是用來(lái)定義這些模式的。Multipindefinition多引腳定義指定模式的定義是通過(guò)確定相應(yīng)導(dǎo)體上的電勢(shì)分布來(lái)實(shí)現(xiàn)的，右圖中就是兩個(gè)電勢(shì)設(shè)置，第一個(gè)是設(shè)置一個(gè)正電勢(shì)并在其對(duì)角的引腳pin處定義為負(fù)電勢(shì)即1(1,+)和1(1,-)，第二個(gè)也有兩個(gè)電勢(shì)設(shè)置，但是這次兩個(gè)都設(shè)置為正電勢(shì)1(2,+)，兩種情況下，其他模式都被定義為0。在這下面的兩個(gè)圖中，你可以看到多引腳模式分布情況，電場(chǎng)的散度分布和導(dǎo)體引腳上的電勢(shì)定義是一致的。Mode

28、setNo.1第一個(gè)引腳模式的電場(chǎng)分布，modesetNo.2的引腳電勢(shì)置為0，其線性阻抗為Z=2*U/I第二個(gè)引腳模式的電場(chǎng)分布，兩個(gè)定義的電流引腳的電壓設(shè)置為0，線性阻抗為ZU/I/2Multiplepinselection第二個(gè)例子中，我們給出了對(duì)兩個(gè)導(dǎo)體引腳使用多重選擇的雙同軸波導(dǎo)端口的微分激勵(lì)，在右圖中給出了導(dǎo)體引腳的多重定義。第一個(gè)多引腳multipin設(shè)置為彼此相反的電勢(shì)1(1,+)和1(1,-)，而第二個(gè)modeset設(shè)置為兩個(gè)正電勢(shì)1(2,+)，請(qǐng)注意導(dǎo)體引腳的多重選擇不能用于定義single-ended端口。下圖是多引腳模式設(shè)置并給出了相應(yīng)的電場(chǎng)分布，因?yàn)槭褂昧硕嘁_定義，

29、兩個(gè)模式是彼此正交的。Single-endedwaveguideports單端波導(dǎo)端口如上所述，對(duì)于非均勻多導(dǎo)體端口，QTEM模將部在凋落，這意味著會(huì)因現(xiàn)有模式的線性疊加產(chǎn)生新的模式，然而，我們對(duì)導(dǎo)體之間的耦合更感興趣，例如多導(dǎo)體微帶線之間的竄擾問(wèn)題。通過(guò)單端（single-ended）s參數(shù)可以獲取這方面的信息，每個(gè)單個(gè)導(dǎo)體都考慮了導(dǎo)體與接地之間的電壓（沿最短的電壓路徑）以及由端口模式引起的導(dǎo)體電流?；诖?，在波導(dǎo)端口對(duì)話框中，所有多導(dǎo)體端口都必須定義為single-ended單端端口。在仿真開(kāi)始時(shí)，求解器使用基模計(jì)算相應(yīng)的s參數(shù)，然后在后處理階段在重新計(jì)算單端s參數(shù)（single-ende

30、ds-parameter）,該單端結(jié)果描述了引腳之間的耦合情況，此外，在CSTDESIGNSTUDIO中，通過(guò)相應(yīng)的電路連接，他們也可以用來(lái)獲取任意的或微分S參數(shù)。以上圖中的雙導(dǎo)體微帶線為例，最上面的兩個(gè)圖給出了存在于線上的QTEM模分布：奇模和偶模。這兩個(gè)模式是在仿真過(guò)程中激勵(lì)起來(lái)的，因此求解器會(huì)計(jì)算出其相應(yīng)的奇偶模的S參數(shù)?，F(xiàn)在啟動(dòng)后處理根據(jù)給定的電壓/電流重組這些S參數(shù)，因而產(chǎn)生新的S參數(shù)體現(xiàn)這兩個(gè)隔離導(dǎo)體間的行為，如可以分析其間的竄擾。在最后兩個(gè)圖中可以看到CSTDESIGNSTUDIO中的通用或微分準(zhǔn)則使得重組這些S參數(shù)成為可能。在這個(gè)例子中，新的S參數(shù)等效于奇偶模仿真求得的S參數(shù)。

31、然而，CSTDESIGNSTUDIO中，在復(fù)雜和非對(duì)稱(chēng)甚至含有更多導(dǎo)體引腳的結(jié)構(gòu)中，該程序提供了不需重新仿真結(jié)構(gòu)就可以計(jì)算不同的連接模式。單端端口定義對(duì)感興趣的非正交模式也是非常有用的，但不太可能直接激勵(lì)起這些模式，卻可以通過(guò)基模仿真結(jié)果重組獲取他們的S參數(shù)，請(qǐng)注意：使用single-ended端口模式計(jì)算求解會(huì)自動(dòng)激活規(guī)一化固定阻抗，但該阻抗值，在仿真前可以在相應(yīng)的求解器對(duì)話框中修正。模式校準(zhǔn)多引腳端口的模式是朝向和相應(yīng)導(dǎo)體引腳電勢(shì)定義一致的電場(chǎng)散度方向的，磁場(chǎng)則由激勵(lì)端口的功率流決定，如模式的Poynting矢量總是指向端口的的輻射方向的。CST激勵(lì)源之離散端口除了波導(dǎo)端口和平面波，離散端

32、口提供了另一種饋電形式。離散端口有三種類(lèi)型可用，電壓源激勵(lì)、電流源激勵(lì)，以及吸收功率并計(jì)算S參數(shù)的阻抗激勵(lì)。請(qǐng)注意，根據(jù)選擇的端口類(lèi)型，端口的輸入信號(hào)是規(guī)一化的。端口類(lèi)型：Voltageport:該端口通過(guò)一恒定電壓幅值實(shí)現(xiàn)電壓源的作用，在瞬態(tài)分析中，如果該端口沒(méi)有被激勵(lì)，那么沿線的電壓就被置為0，在運(yùn)行求解中將記錄電壓激勵(lì)信號(hào)。Currentport:該端口通過(guò)一恒定電流幅值實(shí)現(xiàn)電流源的作用，在運(yùn)行求解中將記錄電流激勵(lì)信號(hào)。Impedanceelement(S-Parametertype):該端口通過(guò)集中元件包括含內(nèi)阻的激勵(lì)和吸收功率的電流源來(lái)模擬仿真。在瞬態(tài)分析中，只有離散單元是激勵(lì)端口時(shí)

33、，電流源才被激活。該端口提供1w的輸入功率并可計(jì)算基于入射和反射時(shí)間信號(hào)相應(yīng)的S參數(shù)。另外，也可以監(jiān)控橫過(guò)離散端口的電壓和穿過(guò)離散端口的電流。注意，離散端口的方向用來(lái)確定S參數(shù)的相位。Meshrepresentation網(wǎng)格描述離散端口是由兩個(gè)點(diǎn)定義的，或是選擇兩個(gè)點(diǎn)或是輸入點(diǎn)坐標(biāo)的有效表達(dá)式，在ModellerView中可以看到輸入的數(shù)據(jù)，離散端口由一條直線和一個(gè)錐體來(lái)表示。因?yàn)殡x散端口必須位于計(jì)算網(wǎng)格上，所以建議在MeshView中檢查一下網(wǎng)格狀況，在MeshView中，我們可以看到幾乎所有的單元包括金屬線都在網(wǎng)格上，且只有中間的單元包含源。一個(gè)離散單元的網(wǎng)格包括兩條金屬線（圖中橙色部分）

34、和一個(gè)源（圖中紅色錐體）。線和錐體的顏色可以在ColorsViewOptions中修改。Symmetryplanes對(duì)稱(chēng)面如果一個(gè)離散端口具有對(duì)稱(chēng)面，在垂直切口處定義為電平面，平行處定義為磁平面。相應(yīng)的離散端口的對(duì)稱(chēng)因素都是自動(dòng)考慮的，比如依賴(lài)于阻抗和輸入功率的仿真結(jié)果不會(huì)因定義了對(duì)稱(chēng)面而改變。然而，考慮到單元的分配，如果定義了電對(duì)稱(chēng)面，那么對(duì)稱(chēng)規(guī)則和原問(wèn)題會(huì)稍有不同，如下圖所示，在對(duì)稱(chēng)面處源的對(duì)稱(chēng)表示等價(jià)于中間有兩個(gè)源的離散單元，對(duì)于仿真結(jié)果而言，這個(gè)影響通常是可以忽略的。DiscretePort除了波導(dǎo)端口和平面波，離散端口提供了另一種饋電形式。離散端口有三種類(lèi)型可用，電壓源激勵(lì)、電流源激

35、勵(lì)，以及吸收功率并計(jì)算S參數(shù)的阻抗激勵(lì)。離散端口是由起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn)來(lái)定義的，這兩個(gè)點(diǎn)通過(guò)理想導(dǎo)線連接，如上圖中深橙色線所示，而端口源（圖中紅色錐體部分所示）位于該導(dǎo)線中間，線和錐體的顏色可以在ColorsViewOptions中修改。注：離散單元的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的導(dǎo)線必須沿著網(wǎng)格棱，然而，在模型窗口是無(wú)法看到這些線的分布的，只有在MeshView中，實(shí)際的針對(duì)網(wǎng)格的線的分布才可以看到，如上圖所示Porttypeframe端口類(lèi)型框架在這里選擇端口類(lèi)型，輸入?yún)?shù)將跟相應(yīng)的設(shè)置一致，請(qǐng)注意：端口的輸入信號(hào)根據(jù)選擇的端口類(lèi)型不同而規(guī)一化。S-Parameter：該端口通過(guò)集中元件包括含內(nèi)阻的激勵(lì)和

36、吸收功率的電流源來(lái)模擬仿真。在瞬態(tài)分析中，只有離散單元是激勵(lì)端口時(shí)，電流源才被激活。電流僅僅注入到端口中心部分的網(wǎng)格單元即途中紅色錐體部分，該集總的源單元沿定義的離散端口的終點(diǎn)的網(wǎng)格棱是電連接的，沿著導(dǎo)線，電流的作用類(lèi)似傳輸線，這意味著在特定時(shí)間，電流沿線振幅不同。如果是電連接的精確模型，比如bondwire（跳線），建議使端口線長(zhǎng)度低于感興趣的波長(zhǎng)，并用真實(shí)模型模擬電連接。該端口提供1w的輸入功率并可計(jì)算基于入射和反射時(shí)間信號(hào)相應(yīng)的S參數(shù)。另外，也可以監(jiān)控橫過(guò)離散端口的電壓和穿過(guò)離散端口的電流。注意，離散端口的方向用來(lái)確定S參數(shù)的相位?；赟參數(shù)的離散端口的等效電路如下所示：Voltagep

37、ort:該端口通過(guò)一恒定電壓幅值實(shí)現(xiàn)電壓源的作用，在瞬態(tài)分析中，如果該端口沒(méi)有被激勵(lì)，那么沿線的電壓就被置為0，在運(yùn)行求解中將記錄電壓激勵(lì)信號(hào)。Currentport:該端口通過(guò)一恒定電流幅值實(shí)現(xiàn)電流源的作用，在運(yùn)行求解中將記錄電流激勵(lì)信號(hào)。PropertiesframeName:從下拉菜單中選擇有效的名字，該數(shù)字將在結(jié)構(gòu)圖中的靠近離散端口處顯示，并用來(lái)命名相應(yīng)的S參數(shù)，請(qǐng)注意該端口數(shù)的定義是和波導(dǎo)端口中的定義是一樣的。Impedance/Voltage/Current:指定離散端口輸入?yún)?shù)的數(shù)字表達(dá)式。根據(jù)端口類(lèi)型中定義的設(shè)置插入阻抗、電壓幅度和電流幅度，對(duì)于選擇S-parameter，計(jì)算

38、得到的S參數(shù)將自動(dòng)規(guī)一到特定的阻抗。Monitorvoltageandcurrent:如果激活該選項(xiàng)，在仿真過(guò)程中，將監(jiān)控橫過(guò)離散端口面的電壓和通過(guò)離散端口的電流。其時(shí)域和頻域曲線放置在導(dǎo)航樹(shù)的1DResultsDiscretePortsVoltages和1DResultsDiscretePortsCurrents文件夾下。請(qǐng)注意：所有的普幅度結(jié)果代表的是峰值，S-parameter的離散端口類(lèi)型，所有的結(jié)果都是規(guī)一化到1W的功率的。LocationframeX1/Y1/Z1:指定離散端口的起點(diǎn)的全局坐標(biāo)的數(shù)字表達(dá)式自動(dòng)網(wǎng)格生成機(jī)制將使網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)通過(guò)該點(diǎn)。X2/Y2/Z2:指定離散端口的終點(diǎn)的全

39、局坐標(biāo)的數(shù)字表達(dá)式自動(dòng)網(wǎng)格生成機(jī)制將使網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)通過(guò)該點(diǎn)。U1/V1/W1:指定離散端口的起點(diǎn)的局部坐標(biāo)的數(shù)字表達(dá)式自動(dòng)網(wǎng)格生成機(jī)制將使網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)通過(guò)該點(diǎn)。U2/V2/W2:指定離散端口的終點(diǎn)的局部坐標(biāo)的數(shù)字表達(dá)式自動(dòng)網(wǎng)格生成機(jī)制將使網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)通過(guò)該點(diǎn)。Usepickedpointsaslocation:當(dāng)激活該選項(xiàng)時(shí)，離散端口的起點(diǎn)、終點(diǎn)將從最后選擇的兩個(gè)點(diǎn)中選擇。Swappoints:交換離散端口的起點(diǎn)終點(diǎn)。DiscreteFacePort除了波導(dǎo)端口和平面波以外，離散端口提供另一種饋電，而DiscreteFacePort離散面端口是一種離散端口，是基于積分方程求解的。如果選擇了其他求解器的話，

40、離散面端口將被離散棱端口（DiscreteEdgePort）取代。在考慮電壓激勵(lì)或者吸收一定功率并可計(jì)算S參數(shù)的阻抗單元激勵(lì)時(shí)，兩種不同類(lèi)型的離散面端口是可用的。通過(guò)選定兩個(gè)隔離的棱定義面端口，你可以在menu菜單中選擇SolveDiscretePorts。更進(jìn)一步的情況是你可以在兩個(gè)edgechains棱鏈之間定義離散面端口。在一個(gè)棱鏈和一個(gè)面之間將生成自由表面。CST激勵(lì)源之平面波平面波激勵(lì)源為你提供了一種模擬來(lái)自源的入射波，該源位于觀察點(diǎn)很遠(yuǎn)處，遠(yuǎn)場(chǎng)監(jiān)視器合成計(jì)算RCS散射。注意，該激勵(lì)的平面波的輸入信號(hào)是根據(jù)用戶定義的電場(chǎng)矢量（V/m）值規(guī)一化的。激勵(lì)平面波必須滿足下面幾個(gè)條件。Bou

41、ndariesandbackgroundmaterial邊界和背景材料激勵(lì)平面波必須滿足幾個(gè)條件，首先，在入射波方向必須定義為開(kāi)放的邊界條件。如下圖所示，平面波沿（1，1，1）方向通過(guò)計(jì)算域。因此Xmin、Ymin、Zmin、Xmax、Ymax、Zmax必須定義為開(kāi)放邊界。當(dāng)使用平面波源時(shí)，其他激勵(lì)端口不可以位于邊界條件處，此外，周?chē)臻g應(yīng)為均勻材料分布，這意味著backgroundmaterial應(yīng)該設(shè)置為normal而非傳導(dǎo)材料conductingmaterial，不像其他激勵(lì)源，平面波只能由高斯脈沖驅(qū)動(dòng)。Decouplingplane退耦面如果計(jì)算域由平行于邊界條件的金屬面分開(kāi)，那么就必

42、須在金屬面的邊界處定義退耦面，這個(gè)可以在planewave對(duì)話框中自動(dòng)檢測(cè)或用戶設(shè)置來(lái)完成。下圖是平面波遇到含有三個(gè)縫隙的金屬面的情況，檢測(cè)到的退耦面如圖中粉色框架所示，在平面前面，建立起駐波場(chǎng)模式，后面則可以看到典型的干涉場(chǎng)。Polarization極化對(duì)平面波激勵(lì)有三種不同的極化：線極化、圓極化和橢圓極化。對(duì)于線極化，在具有固定方向的激勵(lì)平面上存在一電場(chǎng)矢量，根據(jù)使用的excitationsignal改變?cè)撾妶?chǎng)矢量的數(shù)量，線極化如下圖中由一綠色電場(chǎng)矢量和藍(lán)色磁場(chǎng)矢量的紅色平面表示，如下圖所示：對(duì)圓極化和橢圓極化，相互正交的兩個(gè)電場(chǎng)矢量存在于激勵(lì)平面上，這兩個(gè)矢量中的每一個(gè)都定義了一個(gè)線極化平面波。如果這輛線極化平面波同時(shí)激勵(lì)，那么該平面波就是橢圓極化。請(qǐng)注意，線極化和圓極化其實(shí)是橢圓極化的特例。對(duì)于圓極化和橢圓極化，兩個(gè)電場(chǎng)矢量是根據(jù)具有時(shí)延的激勵(lì)信號(hào)同時(shí)激勵(lì)的，時(shí)延是根據(jù)兩個(gè)電場(chǎng)矢量的的參考頻率和相移計(jì)算出來(lái)的，另外，電場(chǎng)矢量的大小也可能不同，軸比定義為第一個(gè)電場(chǎng)矢量和其相垂直的電場(chǎng)矢量的大小之比。當(dāng)兩個(gè)電場(chǎng)矢量間的相移為0或180度時(shí)就成為線極