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
使用步驟
- 輸入微帶線走線寬度 w 與基板厚度 h(同單位,建議 mil 或 µm)。
- 按計算,得到波埠的寬度與高度估算值。
- 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。
- 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)
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
- 波埠必須位於求解區域的外邊界上(或以導體封住背面),底邊貼齊接地面。
- Solve Ports Only 後檢查埠特性阻抗 Zo 是否接近設計值,以及高階模是否截止;若阻抗偏差大,可適度放大埠寬。
- 先用微帶線計算器算出 50 Ω 的線寬,再把 w、h 帶入本工具。
- 共面波導(CPWG)等其他結構的埠尺寸需另外評估,本結果僅供起始參考。
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。
相關設計工具
正在設計射頻產品?文星電子提供 RF 收發模組、LoRa、SMD 陶瓷天線、定向天線與 UHF RFID 讀寫器,並協助客製射頻電路設計。
聯絡工程師