5.2.10 HFSS 主從邊界條件

    主從邊界條件（Master and Slave）也稱為關(guān)聯(lián)邊界條件（Linked Boundary Condition， LBC），用于模擬平面周期結(jié)構(gòu)表面。主從邊界條件包括主邊界和從邊界兩種邊界條件，二者總是成對(duì)出現(xiàn)的，且主邊界表面和從邊界表面的形狀、大小和方向必須完全相同，主邊界表 面和從邊界表面上的電場(chǎng)存在一定的相位差，該相位差就是周期性結(jié)構(gòu)相鄰單元之間存在的相位差。

    在定義主從邊界條件時(shí)，可以直接指定主從邊界表面的相位差，或者通過(guò)指定掃描角，由軟件來(lái)計(jì)算主從邊界表面的相位差。 在 HFSS 中，建立一對(duì)主、從邊界表面，除了要求主、從邊界表面形狀大小完全相同外， 還必須使用 UV 相對(duì)坐標(biāo)系來(lái)設(shè)置主、從邊界表面的方向，以保證主從邊界表面方向的一致性。以圖 5.17 為例，要使圖中的主、從邊界表面完全匹配，相應(yīng)的從坐標(biāo)系需要沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90°，以保證 U、V 方向軸方向一致，圖5.17 最右側(cè)的圖形是旋轉(zhuǎn)之后的結(jié)果。從圖中可以看出，旋轉(zhuǎn)之后雖然主從邊界表面的方向一致了，但是由于 U、V 相對(duì)坐標(biāo)系的設(shè)置不當(dāng)，  導(dǎo)致主從邊界表面不能完全匹配。因此，用戶在設(shè)置主從邊界條件時(shí)，需要正確設(shè)置 UV 坐 標(biāo)軸的方向。

圖 5.17 主、從邊界 UV 坐標(biāo)系說(shuō)明示意圖

    設(shè)置主從邊界條件時(shí)，主邊界和從邊界是分開單獨(dú)設(shè)置的，下面以圖 5.18（a）所示的長(zhǎng)方體為例，把長(zhǎng)方體的左右兩側(cè)表面分別設(shè)置為一對(duì)主從邊界條件。

圖 5.18 主從邊界設(shè)置前后示意圖

    首先，把長(zhǎng)方體的左側(cè)表面設(shè)置為主邊界條件，操作步驟如下。

    （1）選中長(zhǎng)方體的左側(cè)表面。

    （2）從主菜單欄選擇【HFSS】→【Boundaries】→【Assign】→【Master】，或者在三維 模型窗口內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出菜單中選擇【Assign Boundary】→【Master】，打開圖 5.19 所示的主邊界條件設(shè)置對(duì)話框。

圖 5.19 主邊界設(shè)置對(duì)話框

    （3）在該對(duì)話框中，Name 欄輸入主邊界條件的名稱，其默認(rèn)名稱為 Mastern，這里使用其 默認(rèn)名稱 Master1；Coordinate System 欄用來(lái)設(shè)置主邊界表面 U、V 坐標(biāo)軸的方向，從 U Vector  項(xiàng)下拉列表中選擇 New Vector，進(jìn)入三維模型窗口，設(shè)置主邊界表面 U 坐標(biāo)軸方向；U 坐標(biāo)軸 方向設(shè)置好后，V 坐標(biāo)軸默認(rèn)方向是 U 坐標(biāo)軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90°，如果選中 Reverse Direction 復(fù)選 框，則 V 坐標(biāo)軸方向變?yōu)?U 坐標(biāo)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90°。最后，單擊OK按鈕，完成主邊界條件的設(shè)置。

    （4）設(shè)置完成后，主邊界條件的名稱 Master1 會(huì)自動(dòng)添加到工程樹中的 Boundaries 節(jié)點(diǎn)下。

    設(shè)置好主邊界條件后，接下來(lái)把長(zhǎng)方體的右側(cè)表面設(shè)置為與該主邊界條件相對(duì)應(yīng)的從邊界條件。設(shè)置從邊界條件的操作步驟如下。

    （1）選中長(zhǎng)方體的右側(cè)表面。

    （2）從主菜單欄選擇【 HFSS】→【Boundaries】→【Assign】→【Slave】，或者在三維模 型窗口內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出菜單中選擇【Assign Boundary】→【Slave】，打開如圖 5.20 所示的“從邊界條件設(shè)置”對(duì)話框。

圖 5.20 “從邊界條件設(shè)置”對(duì)話框之一

    （3）在該對(duì)話框中，Name 項(xiàng)輸入從邊界條件的名稱，其默認(rèn)名稱為 Slaven；Master 項(xiàng) 是選擇與該從邊界相對(duì)應(yīng)的主邊界條件，從下拉列表中可以選擇上面定義的主邊界條件名稱 Master1；Coordinate System 欄用來(lái)設(shè)置從邊界表面 U、V 坐標(biāo)軸的方向，其設(shè)置方法與主邊 界條件的設(shè)置方法相同，需要說(shuō)明的是從邊界的 U、V 坐標(biāo)軸方向需要與主邊界表面的 U、V 坐標(biāo)軸方向保持一致。然后單擊下一步按鈕，打開圖 5.21 所示的對(duì)話框。

圖 5.21 “從邊界條件設(shè)置”對(duì)話框之二 

    （4）圖 5.21 所示的對(duì)話框用來(lái)設(shè)置從邊界表面上的電場(chǎng)和主邊界表面上的電場(chǎng)之間的相 位差�？梢杂脙煞N方式設(shè)定主、從邊界表面上電場(chǎng)之間的相位差，一是選中對(duì)話框中的 Use Scan Angles To Calculate Phase Delay 單選按鈕，設(shè)定掃描角 phi()和 Theta()的值，然后HFSS 在求解時(shí)自動(dòng)計(jì)算出相位差，二是選中對(duì)話框中的 Input Phase Delay 單選按鈕， 直接輸入相位差。設(shè)置好相位差后，單擊完成按鈕，完成從邊界的設(shè)置。

    （5）設(shè)置完成后，從邊界條件的名稱也會(huì)自動(dòng)添加到工程樹中的 Boundaries 節(jié)點(diǎn)下。上面的圖 5.18（b）給出了長(zhǎng)方體模型左右兩側(cè)表面設(shè)置為主從邊界條件后的情況。