[第五课]HFSS边界条件

一般边界条件有三种类型的边界条件。第一种边界条件的头两个是多数使用者有责任确定的边界或确保它们被正确的定义。材料边界条件对用户是非常明确的。 1、激励源 波端口（外部） 集中端口（内部） 2、 表面近似 对称面 理想电或磁表面 辐射表面 背景或外部表面 3、 材料特性 两种介质之间的边界 具有有限电导的导体 bYBEh n  
i|[**P  
6_g:2=6S  
1.激励（Excitation）——激励端口是一种允许能量进入或导出几何结构的边界条件。 |Pi! UZB  
2.理想电边界（PerfectE）——Perfect E是一种理想电导体或简称为理想导体。这种边界条件的电场（E-Field）垂直于表面。有两种边界被自动地赋值为理想电边界。 1、任何与背景相关联的物体表面将被自动地定义为理想电边界并且命名为outer的外部边界条件。 2、任何材料被赋值为PEC（理想电导体）的物体的表面被自动的赋值为理想电边界并命为smetal边界 qNi`OVh&  
3. 理想磁边界（Perfect H）——Perfect H是一种理想的磁边界。边界面上的电场方向与表面相切。 MFQyB+Z  
4. 自然边界（Natural）——当理想电边界与理想磁边界出现交叠时，理想磁边界也被称为Natural边界。 z)Lw\H^/  
5. 有限电导率（Finite Conductivity）边界——有限电导率边界将使你把物体表面定义有耗（非理想）的导体。它是非理想的电导体边界条件。 %U6A"?To  
6. 阻抗边界（Impedance）——一个用解析公式计算场行为和损耗的电阻性表面。表面的切向电场等于Zs(n xHtan)。表面的阻抗等于Rs + jXs。其中，   Rs是以ohms/square为单位的电阻  Xs 是以ohms/square为单位的电抗 BlfadM;  
7. 分层阻抗（Layered Impedance）边界——在结构中多层薄层可以模拟为阻抗表面。使用分层阻抗边界条件进一步的信息可以在在线帮助中寻找。 7KL@[  
集总RLC（Lumped RLC）边界 ——一组并联的电阻、电感和电容组成的表面。这种仿真类似于阻抗边界，只是软件利用用户提供的R、L和C值计算出以ohms/square为单位的阻抗值。 mI'&!@WG  
8. 无限地平面（Infinite Ground Plane）——通常，地面可以看成是无限的、理想电壁、有限电导率或者是阻抗的边界条件。 Lu CiO  
9. 辐射边界（Radiation）——辐射边界也被称为吸收边界。辐射边界使你能够模拟开放的表面。即，波能够朝着辐射边界的方向辐射出去。系统在辐射边界处吸收电磁波，本质上就可把边界看成是延伸到空间无限远处。辐射边界可以是任意形状并且靠近结构。这就排除了对球形边界的需要。对包含辐射边界的结构，计算的S参数包含辐射损耗。当结构中包含辐射边界时，远区场计算作为仿真的一部分被完成。 lc\{47LwZ  
se=;vp]3a  
激励技术综述 i ?PgYk&}  
>!Dp'6
 
端口是唯一一种允许能量进入和流出几何结构的边界类型。你可以把端口赋值给一个两维物体或三维物体的表面。在几何结构中三维全波电磁场被计算之前，必须确定在每一个端口激励场的模式。Ansoft HFSS 使用任意的端口解算器计算自然的场模式或与端口截面相同的传输线存在的模式。导致两维场模式作为全三维问题的边界条件。 pGd@%/]AO  
"p]!="\  
Ansoft HFSS默认所有的几何结构都被完全装入一个导电的屏蔽层，没有能量穿过这个屏蔽层。当你应用波端口（Wave Ports）于你的几何结构时，能量通过这个端口进入和离开这个屏蔽层。 V{UY_ e8W  
QJ+Ml  
作为波端口的替代品，你可以在几何结构内应用集中参数端口（Lumped Ports）。集中参数端口在模拟结构内部的端口时非常有用。 mgMa)yc!dp  
A DVUx}  
波端口（Wave Ports） h43py8v  
{5]c\_.  
端口解算器假定你定义的波端口连接到一个半无限长的波导，该波导具有与端口相同的截面和材料。每一个端口都是独立地激励并且在端口中每一个入射模式的平均功率为1瓦。波端口计算特性阻抗、复传播常数和S参数。 AuT:snCzR  
=0az5td  
波动方程 C5g9Gg  
5W0s9yD  
在波导中行波的场模式可以通过求解Maxwell方程获得。下面的由Maxwell方程推出的方程使用两维解算器求解。
0:`*xix  
WPAT\Al&AE  
其中： \FIM'EKzu!  
cn: L]%<  
是谐振电场的矢量表达式； f,x;t-o+R  
ny
etK  
是自由空间的波数； }U'  
}bSDhMV;  
是复数相对导磁率； BA[ uO3\4  
QBh*x/J  
是复数相对介电常数。 WLA&K]  
""A6n{4  
求解这个方程，两维解算器得到一个矢量解形式的激励场模式。这些矢量解与和无关，只要在矢量解后面乘上它们就变成了行波。 UA|\D]xe
 
/DjsnU~3  
另外，我们注意到激励场模式的计算只能在一个频率。在每一个感兴趣的频率，计算出的激励场模式可能会不一样。 (eAz nTU  
SlG^ H  
] n\]ao  
波端口的边界条件： `<{LW>Lb  
w'E(9gV  
波端口边缘有以下所述的边界条件： bh(}f.@ 9  
v*OV\h.  
理想导体或有限电导率边界—在默认条件下，波端口边缘的外部定义为理想导体。在这种假设条件下，端口定义在波导之内。对于被金属包裹传输线结构，这是没问题的。而对于非平衡或者没被金属包围的传输线，在周围介质中的场必须被计算，不正确的端口尺寸将会产生错误的结果。 EJ(36h  
e+V8I&%  
对称面——端口解算器可以理解理想电对称面（Perfect E symmetry）和理想磁对称面（Perfect H symmetry）面。使用对称面时，需要填入正确的阻抗倍增数。 }2Tq[rl~s  
D|*yeS4>  
*d`KD64  
波端口的定位： 1R;@v3  
IXG@$O?y/  
露于背景的面设定为波端口。背景已经被命名为Outer. 因此，一个面如果表露于背景则它与outer相连。用户可以通过主菜单HFSSèBoundary Display（Solver View）选择所有的区域定位。从Solver View of Boundaries，点击Visibility查看outer。 5mS/,fs@  
70'gVCb  
阻抗边界——端口解算将识别 .. W,"Re,`H  
bB>.dC  

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