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RF DESIGN TOOL · EM SIMULATION

HFSS 波埠(Wave Port)尺寸計算器

用 HFSS 模擬微帶線、天線饋入或濾波器時,波埠太小會擠壓電磁場造成阻抗誤差,太大則可能激發高階模。輸入走線寬度與基板厚度,立即估算波埠的寬與高,作為設定埠的起點。

適用 50 Ω 微帶線任意單位(兩者相同)寬/高一次算出附截面示意圖

① 輸入參數

單位不限,但 w 與 h 必須使用相同單位,結果也是同一單位。計算結果只是估算值,請務必執行 Solve Ports Only 確認埠設定正確。

② 計算結果

項目數值(與輸入同單位)
波埠寬度
波埠高度
埠高倍數
舊算法寬(emtalk)
舊算法高(emtalk)

結果依 Ansys HFSS 官方準則計算(保留 4 位有效數字);下方另列舊版 emtalk 算法供對照。

波埠尺寸示意圖

wh波埠寬度波埠高度Wave Port介質基板走線接地面

橘色虛線框為 HFSS 波埠(Wave Port):底邊貼齊接地面、垂直於微帶線,並包住走線上方與兩側的電磁場。

使用步驟

  1. 輸入微帶線走線寬度 w 與基板厚度 h(同單位,建議 mil 或 µm)。
  2. 按計算,得到波埠的寬度與高度估算值。
  3. 在 HFSS 中於模型邊界畫出該尺寸的矩形埠,底邊貼齊接地面、走線置中。
  4. 先執行 Solve Ports Only,確認埠阻抗接近 50 Ω 且只有一個傳播模態,再進行完整模擬。

原理與公式

本工具依 Ansys HFSS 官方準則,由走線寬度 w、基板厚度 h 與介電常數 εr 估算微帶線波埠尺寸:

若 w ≥ h:埠寬 = 10 × w
若 w < h:埠寬 = max( 5 × w , 4 × h )
埠高 = k × h,k = 6~10(εr 越低越接近 10:εr≤2 取 10h,εr≥10 取 6h,中間線性內插)

依據:Ansys HFSS 微帶線波埠尺寸準則(埠高 6h–10h、埠寬 w≥h 取 10w、w<h 取 5w 或 3–4h)。舊版本頁沿用 emtalk 計算器的寫法,w ≥ h 時埠高會等於走線寬度,與官方準則不符,現改為主結果採官方準則、舊算法僅供參考。

波埠尺寸的原則

波埠是 HFSS 求解 2D 截面模態的地方:寬度要足以讓走線兩側的邊緣場在埠邊界處已大幅衰減,高度要涵蓋基板上方的場;但埠若太大,金屬外框會形成波導,可能讓高階模在工作頻率內傳播。因此埠尺寸應「夠大但不過大」,並以 Solve Ports Only 檢查。

設計提示

常見問題 FAQ

單位要用什麼?
任意單位皆可,只要 w 與 h 相同。由於結果會四捨五入為整數,建議用 mil 或 µm,避免 mm 數值太小被捨入失真。
可以用在共面波導或帶線嗎?
本計算假設為 50 Ω 微帶線;其他傳輸線結構只能當粗略起點,仍須以 Solve Ports Only 驗證。
為什麼要先做 Solve Ports Only?
它只求解埠的 2D 模態,速度很快,可確認埠阻抗與模態正確,避免整個 3D 模擬白跑。

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