HFSS波端口和集总端口是什么？有什么用？

很多初学者在利用HFSS软件进行电磁仿真时，都会在端口激励上有一些疑惑——为什么这里要用波端口？集总端口在什么情况下会使用呢？听说波端口仿真要准一点？对于这些问题，得从两种端口的使用场景和特点说起了。对于端口激励这部分，HFSS帮助文档有比较详尽的阐述和设置方法。本次推文也只是信息的二次加工，便于向广大受众传播而已。

言归正传，相信不少读者都是从某软件培训书上，跟着T形波导这个入门实例开始学习的。当跟着指导书建立波端口并设置积分线的时候，很多初学者应该就有点一知半解、囫囵吞枣了。不过在学了传输线和波导理论后就好理解：经过仿真可以得到电场，如果不是匀强电场，就不能套用公式U=Ed，此时需要对电场进行积分才能得到电压，所以要有积分线。定义积分线的方向为电场正方向，通过积分公式∫Edl可求解出端口电压。在计算某些值要用到端口电压这个参量。比如计算端口阻抗时，如果已知端口上电压和电流，就可以通过公式Z=U/I计算出端口阻抗。

对于波端口（Wave port）而言，其设置项比较多，但是支持的功能也较多。比如计算端口的特征阻抗（微带线，带状线，波导等），多模式求解（例如矩形波导的TE10，TE11等模式），Deembed（去嵌技术，端口平移）。相较而言，集总端口（Lumped port）的设置项就比较简单，用户只需要设置积分线并指定端口的特征阻抗，不过该激励方式仅能求解单一模式 (TEM或者准TEM模式) 激励下的结果。

在实际的建模仿真中，我们需要根据两种激励端口的功能特点去灵活应用到不同场景中。例如前文所提到的T形波导就只能采用波端口激励，如果想观察高次模激励则还需指定积分线并选择设置好求解模式数。除此之外，对于微带线、带状线等微波传输线特征阻抗的计算，也只能用波端口激励求解并在后处理中观看Port Zo。不过在只考虑单一模式激励时，一些开放结构比如下图所示的天线，就没法采用波端口激励。

对于上面不考虑巴伦、理想馈电的阿基米德螺旋天线，设置集总端口进行粗略仿真是可以的。如果需要做成实物，则要添加巴伦（实现进行非平衡-平衡馈电）和SMA/SMP射频连接器（进行同轴-微带转换）。因此我们需要将整个模型（包括射频连接器）在HFSS软件中建立起来，连接器末端的端口可以直接设置成50欧姆的集总端口激励，亦可设置波端口单模激励（可以不设置积分线，TEM主模激励）。如果连接器的内外径和内部绝缘子构成的特征阻抗是50欧姆，则两者的仿真结果基本一致，反之则不然。

不过同轴线的尺寸设置不合理时，在高频段也会出现高次模，例如TE11模式，可参考阅读一文了解常用的微波传输线（一）。如果前期仿真仅设置单模激励，但是实际存在高次模且影响不可忽略，则其实际性能会与仿真有所出入。

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