4、HFSS的边界条件

1、为什么要添加边界条件？

电磁场问题的求解都归结于麦克斯韦方程组的求解，而边界条件定义了求解区域的边界以及不同物体交界面处的电磁场特性，是求解麦克斯韦方程组的基础。使用HFSS时，用户应该时刻意识到边界条件确定场，正确地使用边界条件是HFSS能够仿真分析出准确结果的前提。

2、如何设定边界条件？

面选→右键→Assign Boundary

查看边界条件：HFSS→Boundaries→Reprioritize（优先级2>1）

更改优先级顺序即滑动左边空白格互换边界条件位置即可

3、什么情况用什么边界条件？

（1）理想导体边界（Perfect E）

边界条件上的电场方向（E-Field）垂直于表面

①任何与背景相关联的物体表面将被自动定义为理想导体边界

②材料设为PEC（理想电导体）的物体表面被自动定义为理想导体边界

（2）理想磁边界条件/自然边界（Perfect H/Natural）

边界条件上的电场方向（E-Field）与表面相切，磁场与表面垂直

可以模拟开放的自由空间

（3）有限导体边界条件（Finite Conductivity）

有耗导体/非理想导体边界条件，电场垂直于物体表面（例：谐振腔表面为金属铝）

当物体的材料设置为非理想导体（如铜、铅等金属材料）时，其表面自动定义为有限导体边界条件。

定义为有限导体边界条件：

Conductivity导电率

Relative Pemeability导磁率（一般为1）

或者调用材料库Use Material

Surface Roughness导体表面粗糙程度

Layer Thickness 导体表面的厚度

（4）辐射边界条件（Radiation）

辐射边界也称为吸收边界(Absorbing Boundary Condition,简称ABC)用以模拟开放的自由空间,模拟波辐射到空间的无限远处的情况,常用于天线问题的分析。

①辐射边界在各个方向上距离辐射体一般不小于λ/4

②入射能量和辐射边界表面正交时，计算结果最准确（即θ=0时反射系数最低）

（5）对称边界条件（Symmetry）

模拟理想电壁或理想磁壁对称面，应用对称边界可以在构造结构时仅构造一部分，减小结构的尺寸和设计复杂性,缩短计算时间。

（6）阻抗边界条件（Impedance）

用于模拟已知阻抗的边界表面,如薄膜电阻表面。

阻抗计算：

①“Square”的数量=长度（沿着电流的方向）/宽度

②每一个“Square”的阻抗=预期的集总电阻值/“Square”的数量

（7）集总RLC边界条件（Lumped RLC）（自动计算阻抗）

类似于阻抗边界条件，利用用户提供的R、L、C值计算出以Ohms/Square为单位的阻抗值

添加电流方向：

（8）分层阻抗边界条件（Layered Impedance）

①分层阻抗边界条件是用多层结构将物体表面模拟为一个阻抗表面，其效果与阻抗边界条件相同。

②阻抗边界条件不同的是,对于分层阻抗边界条件, HFSS是根据输入的分层结构数据和表面粗糙度来计算表面电阻和表面电抗的。

Surface Roughness表面粗糙程度

Test Frequency指定工作频率

Calculate计算当前分层结构下的电阻和电抗值

Layer层级

（9）无限大地平面（Infinite Ground Plane）

（10）主从边界条件（Master and Slave）

用于模拟平面周期结构表面，如阵列天线结构

主从边界条件包括主边界和从边界两种边界条件，二者总是成对出现的，且主边界表面和从边界表面的形状、大小和方向必须完全相同。

Master：

U方向可以New创建，V方向可以利用Reverse来反向

Slave设置需指定Master主边界条件，U方向可以New创建

相位差设定

①扫描角Phi=φ，Theta=θ算出相位差∅

电磁波传播方向与直角坐标系Z、X夹角，自动计算相位差

②直接输入相位差

（11）理想匹配层（PML）

用于天线，但比辐射边界复杂。

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