求解器
在 Ansys HFSS（High Frequency Structure Simulator）中，Driven Modal 和 Driven Terminal 是两种常用的求解器激励（Excitation）类型，适用于不同的物理场景和端口建模方式(仿真结果可能会有差别)。两者底层都是 Maxwell 方程，只是激励与输出的抽象层次不同 。
参考如下，更多内容请见官方手册：1.For terminal projects we will deal only with transmission lines and assume that the currents and voltages correspond to quasi-TEM modes.: Driven Terminal 的核心是"电路视角"，而电路理论（V、I、Z）只有在 TEM 或 quasi-TEM（如微带线、CPW）下才有明确定义。如果存在高次模（如 TE/TM），电压概念就模糊了;2.为模态解分配集总端口 Assign Lumped Ports for Modal Solutions;3.为终端解决方案分配集总端口 Assign Lumped Ports for Terminal Solutions4.Assign Wave Ports for Modal Solutions;5.Assign Wave Ports for Terminal Solutions
Driven Modal 基于电磁场模式（modes） 定义端口激励，适用于波导、微带线等传输线结构；
- 场视角 ，适合"有明确传播模式"的结构，关注功率和模式匹配。
- HFSS 在端口截面上计算本征模（eigenmodes、特征向量解），找出能传播的场分布（主模+高次模、本征模 = {主模, 高次模₁, 高次模₂, ...}）。
- 激励时，指定某个模式的入射功率（通常为 1 W），求解反射/传输的 S 参数。
- S 参数基于模式幅度（a, b 波）定义，与功率相关。
- 端口必须是2D 横截面，且场分布可解析。
- 激励源不是电压源或电流源 ，而是入射的电磁波模式（incident modal wave） ；"信号是'照'进去的一束电磁波，而不是'加'上去的一个电压。"
- 激励的原始定义不直接涉及"电压"或"电流"概念（除非后处理推导）。
- 默认参考阻抗由模式特性阻抗自动计算（如微带线的 Z₀ ≈ 50 Ω）。
- Modal 解不直接使用电压源，但电压和电流仍然可以后处理得到 ，微带线上的电压可通过 V = ∫ E ⋅ d l V = \int \mathbf{E} \cdot d\mathbf{l} V=∫E⋅dl 积分电场估算；特性阻抗 Z 0 = V / I Z_0 = V/I Z0=V/I 可由模式场计算；
- 无需指定参考地，因为模式本身包含完整场分布。
Driven Terminal 基于电压/电流（终端电路量） 定义端口激励，适用于集总端口或需要直接指定电压的场景（如差分对、芯片封装引脚）。
- 更贴近电路仿真思维（类似 SPICE），需要直接指定电压源 或关注端口电压/电流的电路级仿真
- 它直接施加在两个（或多个）导体之间（如 P 到 GND，或 P 到 N）；
- 必须明确定义参考地（Reference Ground）。
- 激励时，指定端口上的电压（通常为 1 V），求解电流，进而计算 S 参数。
- S 参数基于电压/电流定义，参考阻抗需显式指定（默认 50 Ω，但可改）。
- 底层仍是 Maxwell 方程，存在场量与电路量之间的转换。
| 项目 | Driven Modal | Driven Terminal |
|---|---|---|
| 常用端口类型 | Wave Port（波端口） （也可用 Lumped Port，但较少） | Lumped Port（集总端口）为主 （Wave Port 不支持） |
| 激励物理量 | 入射功率波 （通常设为 1 W） → 激励的是模式幅度 a₁ = 1 | 入射电压 （通常设为 1 V） → 激励的是端口电压 V⁺ = 1 V |
| HFSS 设置界面 | 在 "Solution Setup" → "Driven Modal" 端口激励默认按模式功率归一化 | 在 "Solution Setup" → "Driven Terminal" 需指定端口电压或功率（默认 1 V） |
| 单端端口 | 支持（Wave Port 或 Lumped Port） | 支持（Lumped Port，一端信号，一端地） |
| 差分对（P/N） | 不直接支持 （需手动组合 S 参数） | 原生支持 创建 Lumped Port 时选两条边（P 和 N），HFSS 自动生成差分/共模端口 |
| 多引脚（如 4-pin BGA） | 难以建模 | 可定义多个 Terminal，支持混合激励 |
| 适合对象 | 天线、滤波器、波导 | IC 封装、高速差分链路、连接器 |
| 激励基础 | 场模式（功率波 a/b） | 电压/电流（电路量） |
| 端口类型 | Wave Port（波端口） | Lumped Port（集总端口）为主 |
| 参考阻抗 | 由模式自动计算（如 Z₀） | 用户指定（默认 50 Ω，差分阻抗100 Ω ） |
| 适用结构 | 传输线、波导 | 差分对、芯片引脚、短截线 |
| 是否需地参考 | 否（模式自包含） | 是（必须指定参考导体） |
| S 参数定义 | S i j = b i / a j S_{ij} = b_i / a_j Sij=bi/aj | S i j = ( V i − / V 0 ) / ( V j + / V 0 ) S_{ij} = (V_i^- / V_0) / (V_j^+ / V_0) Sij=(Vi−/V0)/(Vj+/V0) |
| 后处理量 | 功率、场分布 | 电压、电流、阻抗 |
设置细节
Driven Terminal 中使用 Lumped Port 时，必须右键端口 → "Assign Excitation" → "Terminal"，并明确哪条边是"正"，哪条是"负"或"地"。
-
在 Ansys HFSS（High Frequency Structure Simulator）中，Perfect E 是一种理想电边界条件（Ideal Electric Conductor, IEC），它的作用是模拟一个电导率无限大、内部电场为零的理想导体表面。所以可将Perfect E Boundary 设置为 Ground：
-
设置激励：
-
注：在Driven Modal 求解器激励时则需要设置积分线：
结果：
