如何使用 Touchstone 文件简化双端口设备模型

当一个级联电路系统由一系列的双端口网络构成时，系统中的每个双端口网络部分都可以用 Touchstone 文件来描述。通过在仿真模型中导入 Touchstone 文件，两个边界选择取代了复杂的几何图形表示，从而减少了计算资源的使用。

通过 Touchstone 文件中的 S 参数表征设备

在 Touchstone 文件中，一个 n 端口网络电路的频率响应是用S参数来描述的。如果 Touchstone 文件代表一个有双端口的设备，文件中的值代表 S₁₁、S₂₁、_S12和_S22。这些值可以用来绘制电路的频率响应，如阻抗失配或插入损耗与时间的关系。Touchstone 文件还可以简化仿真模型中任何复杂的电路。

电场的z分量。框架内部的电路部分可以被简化吗？

Touchstone 文件是从数值模拟或网络分析仪测量中收集的。在不建立复杂的电路形状的情况下，数值模型仍然可以使用获得的文件来描述双端口网络的性能。

Touchstone 文件描述了使用 S 参数值作为频率函数的电路性能。

仅使用同轴连接器对低通滤波器进行建模

COMSOL 案例库中的一个示例展示了如何使用 Touchstone 文件来减小计算矩阵的大小。两个同轴连接器之间的低通滤波器使用双端口网络特征（COMSOL Multiphysics^®软件的附加产品RF 模块中提供的边界条件）进行建模。S 参数通过 Touchstone 文件导入。如原始滤波器模型所示，通过使用双端口网络特征桥接两个物理分离的同轴表面，可以重现同轴连接器两端的计算 S 参数结果。

该模型仅包含两个同轴连接器，因为它们之间的电路被替换为一个双端口网络。通过假设在工作频率下的损耗可以忽略不计，金属表面使用完美电导体 (PEC) 进行配置。同轴连接器内外导体之间的空间用无损聚四氟乙烯（PTFE）填充，其介电常数 ε_r= 2.1。

双端口网络特征的边界选择(蓝色)。

同轴连接器的每个远端都以同轴类型的集总端口端接，该端口具有 50 欧姆的参考特性阻抗。选择同轴连接器的内端，即剩余的同轴边界，用于插入一个双端口网络。

含 Touchstone 导入选项的双端口网络特征设置窗口。

通过为边界条件中的 S 参数定义类型选择 Touchstone 文件并导入文件，可以根据 Touchstone 文件中的模拟或测量 S 参数值将频率相关约束映射到选定的边界。

这个模型中给定的 Touchstone 文件是从使用集总元件的低通滤波器教程模型的第一部分生成的，该教程模型可在 RF 模块案例库中找到。

集总元件低通滤波器。Touchstone 输出文件从此模型中导出。

该模型仅包含两个含导入的Touchstone文件的连接器。

如果使用双端口网络功能的新模拟的频率范围在Touchstone文件中的S参数数据范围内，但频率采样点之间并不完全匹配，那么默认情况下，S参数值是基于立方样条插值的。如果模拟的频率范围超出了Touchstone文件数据的带宽，那么S参数将作为一个常数进行外推，使用Touchstone文件数据的第一个或最后一个值。双端口网络的子特征定义了端口1和2的位置。

S 参数图显示了完整模型的相同低通滤波器响应。

结束语

双端口网络特征是可以应用于一对表面的边界条件。此特征表示使用导入的 Touchstone 文件或用户定义的恒定 S 参数的双端口设备的频率响应，用于通过从数值建模域中消除不期望出现的几何复杂性来减小仿真模型的大小。

下一步

详细了解 RF 模块中可用的 RF 和微波建模的特殊功能：

尝试模拟以下双端口设备模型

以下 COMSOL “案例库”中的示例可以帮助你提高与该主题相关的建模技能：

• 通过 Touchstone 文件以导入的 S 参数表征的滤波器
• 使用集总元件的低通滤波器