HFSS三種輻射邊界的區(qū)別和選擇技巧

　　眾所周知，HFSS里面的吸收邊界條件有3個(gè)，分別是Radiation(ABC)、PML和FE-BI，那么這三個(gè)邊界的應(yīng)用有什么區(qū)別?應(yīng)該怎么應(yīng)用呢?今天小編在這里給大家好好分析一下。

　　Radiation邊界(ABC)：

　　— 計(jì)算天線等強(qiáng)輻射問(wèn)題時(shí)，距離輻射體應(yīng)當(dāng)至少λ/4;

　　— 對(duì)于弱輻射問(wèn)題，僅考慮輻射損耗，不關(guān)心遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)，可以小于λ/4;

　　— 在定義輻射邊界條件的面上積分得到遠(yuǎn)場(chǎng)輻射方向圖(默認(rèn))，也可以自行定義計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)的積分面(建立Facelist);

　　— 輻射邊界條件上的網(wǎng)格密度對(duì)于天線輻射特性的計(jì)算精度有影響;

　　— 輻射邊界條件的吸收性能與入射角相關(guān)，入射角大于40 度時(shí)，吸收效果明顯降低。

　　Radiation邊界與入射角的關(guān)系如下圖：

　　Radiation邊界與輻射體距離的關(guān)系如下圖：

　　由上圖可以看到，Radiation邊界與波的入射角度和輻射體距離都有很大的關(guān)系，對(duì)仿真結(jié)果的影響比較大。

　　PML邊界：

　　— 到輻射體的距離可以是λ/20 ，也能很好吸收;

　　— 對(duì)于需要求解遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖的場(chǎng)合，距離輻射體λ/4仍然是必要的;

　　—PML表示無(wú)限大的自由空間，吸收輻射出來(lái)的電磁場(chǎng)，真正零反射;

　　— 計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)，軟件自動(dòng)將PML的基準(zhǔn)面定義為積分表面，以便得到遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖;

　　— 可以替代Radiation邊界條件，并且更精確。

　　PML邊界與入射角的關(guān)系如下圖：

　　PML邊界與輻射體距離的關(guān)系如下圖：

　　由上圖可以看到，PML邊界與波的入射角度和輻射體距離的關(guān)系都不是很大，對(duì)仿真結(jié)果一致性較高。

　　FE-BI邊界：

　　— 專門針對(duì)電大尺寸的開放結(jié)構(gòu)仿真;

　　— 對(duì)輻射體距離沒(méi)有要求;

　　— 能夠完全吸收所有的入射波;

　　— 與結(jié)構(gòu)的共形性非常好;

　　— FE-BI算法可以有效降低計(jì)算機(jī)硬件資源消耗;

　　— 針對(duì)外部輻射空間采用IE求解，針對(duì)金屬結(jié)構(gòu)體采用FEM求解，大幅減少輻射區(qū)域的求解規(guī)模，提升求解效率。

　　FE-BI邊界與入射角的關(guān)系如下圖：

　　FE-BI邊界與輻射體距離的關(guān)系如下圖：

　　由上圖可以看到，F(xiàn)E-BI邊界與波的入射角度和輻射體距離的關(guān)系都不大，仿真結(jié)果一致性非常好。

　　總結(jié)：

　　— PML邊界是公認(rèn)的精度最高的吸收邊界條件;

　　— FE-BI邊界是電大尺寸開放結(jié)構(gòu)(尤其是帶介質(zhì)腔體)常用的吸收邊界條件;

　　— 對(duì)于一些需要快速求解的應(yīng)用，可以使用普通的Radiation吸收邊界條件;

　　— 通過(guò)調(diào)整積分面設(shè)置，可以改善Radiation吸收邊界下的仿真結(jié)果精度。

　　最后對(duì)三種輻射邊界條件的區(qū)別總結(jié)歸納如下表：