4、HFSS的边界条件

为什么要增加边界条件？

电磁场问题的解决归因于麦克斯韦方程组的解决，边界条件定义了不同物体交界面的边界和电磁场特性，是麦克斯韦方程组的基础。使用HFSS当用户应始终意识到边界条件确定场时，正确使用边界条件是HFSS能够模拟分析准确结果的前提。

2.如何设置边界条件？

面选→右键→Assign Boundary

检查边界条件：HFSS→Boundaries→Reprioritize（优先级2>1）

改变优先顺序，即滑动左侧空白格的边界条件

3.在什么情况下使用什么边界条件？

(1)理想导体边界（Perfect E）

边界条件下的电场方向（E-Field）垂直于表面

①任何与背景相关的物体表面都将自动定义为理想的导体边界

②材料设为PEC物体表面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）

边界条件下的电场方向（E-Field）与表面相切，垂直于表面的磁场

开放的自由空间可以模拟

(3)限制导体边界条件（Finite Conductivity）

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)

或调用材料库Use Material

Surface Roughness导体表面粗糙

Layer Thickness 导体表面厚度

(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,常用于天线问题分析。

①辐射边界在各个方向上的距离一般不小于辐射体λ/4

②当入射能量与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）

模拟理想的电壁或理想的磁壁对称表面，应用对称边界只能构造结构的一部分，降低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(沿电流方向)/宽度

②每一个“Square”的阻抗=预期的总电阻值/Square”的数量

（7）集总RLC边界条件（Lumped RLC）(自动计算阻抗)

用户提供的阻抗边界条件类似于R、L、C值计算出以Ohms/Square单位阻抗值

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阻抗表面，其效果与阻抗边界条件相同。

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

Surface Roughness表面粗糙度

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)无限地平面（Infinite Ground Plane）

(10)边界条件（Master and Slave）

用于模拟阵列天线结构等平面周期结构表面

主边界条件包括两种边界条件：主边界和从边界。它们总是成对出现，主边界表面的形状、大小和方向必须与从边界表面完全相同。

Master：

U方向可以New创建，V方向可用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计算出相位差

电磁波传播方向和直角坐标Z、X相位差自动计算

②直接输入相位差

(11)理想的匹配层（PML）

用于天线，但比辐射边界复杂。