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[第五课]HFSS边界条件的类型和设置

离线转身释然

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0楼发表于: 2018-02-05 19:57:04

一边界条件的类型

1.AnisotropicImpedance 各向异性阻抗

2.Apeture 口径边界条件

3.FiniteConductivity有限导体边界条件

有限导体边界（Finite Conductivity）用来把物体表面定义为有耗导体，它是非理想的导体边界条件。非理想导体的表面电场存在切向分量，用以模拟表面的损耗。和有耗导体材料的定义相似，为了模拟有耗导体的表面损耗，在定义有限导体边界条件时，用户需要提供以西门子/米（S/m）为单位的损耗参数—电导率，据此可以计算表面电场的切向分量。

有限导体边界条件只有在导体模型为良导体时才有效，也就是说在工作频率范围内，导体的厚度要远大于导体的集肤深度。任何非理想导体材料（如铜、铝等金属材料）的物体表面都自动地定义为有限导体边界。

4.Half Space 半空间边界条件

5.Impedance阻抗边界条件

阻抗边界条件（Impedance）用以模拟已知阻抗值的电阻性表面

6.Layered Impedance分层阻抗边界条件

分层阻抗边界条件（LayeredImpedance）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；与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值和表面电抗值的。分层阻抗边界条件不支持快速扫频。

7.Lumped RLC 集总RLC 边界条件

集总 RLC 边界条件（Lumped RLC）是用一组并联的电阻、电感和电容来模拟物体表面。在设置集总 RLC 边界条件时，用户只需要给出集总 R、L、C 的真实值，HFSS 软件会自动计算出工作频率下集总RLC 边界以 Ohm/square 为单位的表面阻抗

8.Master and slave主从边界条件

主从边界条件（Master and Slave）也称为关联边界条件（Linked Boundary Condition， LBC），用于模拟平面周期结构表面。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，主边界表面和从边界表面上的电场存在一定的相位差，该相位差就是周期性结构相邻单元之间存在的相位差。

在定义主从边界条件时，可以直接指定主从边界表面的相位差，或者通过指定扫描角，由软件来计算主从边界表面的相位差。在 HFSS 中，建立一对主、从边界表面，除了要求主、从边界表面形状大小完全相同外，还必须使用 UV 相对坐标系来设置主、从边界表面的方向，以保证主从边界表面方向的一致性。

9.Perfect E 理想导体边界条件

Perfect E是一种理想电导体或简称为理想导体边界条件。这种边界条件的电场垂直于表面。有两种边界被自动设为理想导体边界条件。

（1）任何与背景相关联的物体表面将自动定义为理想导体边界，并明明为outer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，并命名为smental

10.Perfect H 理想磁边界

Perfect H 是一种理想的磁边界条件，这种边界条件的电场矢量与物体表面相切，磁场矢量与物体表面垂直。

对于理想磁边界叠加到理想导体边界的情况，我们也称之为自然边界条件。

作用：

（1）在背景默认的理想导体边界条件上叠加理想磁边界条件，可以模拟开放的自由空间。

（2）在理想导体边界上叠加理想磁边界将去掉理想导体边界的特性，恢复所选择区域为其原先的材料特性；也就相当于在理想导体表面上开个口，允许电场穿过。例如，使用该功能可以模拟在地平面上开个孔允许同轴馈线进出。

11.Radiation 辐射边界条件

辐射边界条件（Radiation）也称为吸收边界条件（Absorbing Boundary Condition，ABC），在 HFSS 分析辐射、散射类问题时用以模拟开放的自由空间，常用于天线问题的分析。

（1）  计算天线等强辐射问题时，距离辐射体应当至少λ/4；
（2）  对于弱辐射问题，仅考虑辐射损耗，不关心远场时，可以小于λ/4；
（3）  在定义条件的面上积分得到远场辐射方向图（默认），也可以自行定义计算远场时的积分面（建立Facelist)；
（4）  辐射边界条件上的网格密度对于天线辐射特性的计算精度有影响；
（5）  辐射边界条件的吸收性能与入射角相关，入射角大于40 度时，吸收效果明显降低。
Radiation边界与波的入射角度和辐射体距离都有很大的关系，对仿真结果的影响比较大。

12.Symmetry 对称边界条件

对称边界条件（Symmetry）用来模拟理想电壁对称面或者理想磁壁对称面。

作用：在 HFSS 中，应用对称边界条件，可以沿着对称面将模型一分为二，在建模时只创建模型的一个部分，这样能够减少物体模型的几何尺寸和设计的复杂性，有效地缩短问题求解的时间

使用对称边界条件，在定义对称面时需要遵循以下几个原则。
    （1）对称面必须暴露在背景中。
    （2）对称面必须定义在平面表面上，不能定义在曲面上。
    （3）同一个设计最多只能定义 3 个相互正交的对称面。

13.PML Setup Wizard理想匹配层

作用：

（1）  到辐射体的距离可以是λ/20 ，也能很好吸收；
（2）  对于需要求解远场方向图的场合，距离辐射体λ/4仍然是必要的；
（3）  PML表示无限大的自由空间，吸收辐射出来的电磁场，真正零反射；
（4）  计算远场时，软件自动将PML的基准面定义为积分表面，以便得到远场方向图；
（5）  可以替代Radiation边界条件，并且更精确。
PML边界与波的入射角度和辐射体距离的关系都不是很大，对仿真结果一致性较高。
14.InfiniteGround Plane 无限地平面边界条件

在 HFSS 中，如果需要将有限大的边界表面模拟成无限大的地平面，需要设置无限地平面边界条件（Infinite Ground Plane）。在理想导体边界条件、有限导体边界条件和阻抗边界条件的设置对话框中，都有 Infinite Ground Plane 复选框，选中该复选框即表示将该边界条件同时设置为无限大地平面边界。设置无限大地平面边界条件只影响后处理过程中近区、远区辐射场的计算结果。

设置无限大地平面边界条件时，需要满足以下要求。

（1）无限大地平面必须暴露在背景上。

（2）无限大地平面必须定义在平面上。

（3）无限大地平面和对称面的总数不能超过3 个。

（4）无限大地平面和对称面必须互相垂直。

边界条件的设置操作步骤如下。如图一图二

（1）选中需要分配为有限导体边界条件的物体表面。

（2）从主菜单栏选择【HFSS】→【Boundaries】→【Assign】，或者在三维模型窗口内单击鼠标右键，从弹出菜单中选择命令【Assign Boundary】

二hfss中常用2种边界条件： PML和PEC

PML:HFSS[ ..

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图片:边界1.PNG
图片:边界2.PNG

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