HFSS三種輻射邊界的區別與選擇技巧

　　概述：

　　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)邊界的應用有什么區別?應該怎么應用呢?今天小編在這里給大家好好分析一下。

　　Radiation邊界(ABC)：

　　— 計算天線(xiàn)等強輻射問(wèn)題時(shí)，距離輻射體應當至少λ/4;

　　— 對于弱輻射問(wèn)題，僅考慮輻射損耗，不關(guān)心遠場(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場(chǎng)輻射方向圖(默認)，也可以自行定義計算遠場(chǎng)時(shí)的積分面(建立Facelist);

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

　　— 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，對仿真結果的影響比較大。

　　PML邊界：

　　— 到輻射體的距離可以是λ/20 ，也能很好吸收;

　　— 對于需要求解遠場(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;

　　— 計算遠場(chǎng)時(shí)，軟件自動(dòng)將PML的基準面定義為積分表面，以便得到遠場(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，對仿真結果一致性較高。

　　FE-BI邊界：

　　— 專(zhuān)門(mén)針對電大尺寸的開(kāi)放結構仿真;

　　— 對輻射體距離沒(méi)有要求;

　　— 能夠完全吸收所有的入射波;

　　— 與結構的共形性非常好;

　　— FE-BI算法可以有效降低計算機硬件資源消耗;

　　— 針對外部輻射空間采用IE求解，針對金屬結構體采用FEM求解，大幅減少輻射區域的求解規模，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，FE-BI邊界與波的入射角度和輻射體距離的關(guān)系都不大，仿真結果一致性非常好。

　　總結：

　　— PML邊界是公認的精度最高的吸收邊界條件;

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

　　— 對于一些需要快速求解的應用，可以使用普通的Radiation吸收邊界條件;

　　— 通過(guò)調整積分面設置，可以改善Radiation吸收邊界下的仿真結果精度。

　　最后對三種輻射邊界條件的區別總結歸納如下表：