HFSS主從邊界條件（HFSS Master and Slave）

        HFSS中，主從邊界條件（Master and Slave）也稱為關(guān)聯(lián)邊界條件（Linked Boundary Condition，簡(jiǎn)稱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phi和theta，由軟件自動(dòng)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1為例，雖然圖中的主從邊界表面形狀相同、大小相等，但是從圖1最右側(cè)的旋轉(zhuǎn)之后的結(jié)果圖形可以看出，由于U、V坐標(biāo)系方向設(shè)置有誤，導(dǎo)致圖示主、從邊界表面并不匹配。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。因此，用戶在設(shè)置主從邊界條件時(shí)，需要注意主從邊界UV坐標(biāo)軸方向的正確設(shè)置。

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(kāi)單獨(dú)設(shè)置的，下面以圖2左側(cè)圖示的長(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2  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】操作命令，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】操作命令，打開(kāi)圖3所示的主邊界條件設(shè)置對(duì)話框。

圖3 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)閁坐標(biāo)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。最后，單擊 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(shù)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】操作命令，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】操作命令，打開(kāi)如圖4所示的從邊界條件設(shè)置對(duì)話框。

 
圖4 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)是選擇與該從邊界條件相對(duì)應(yīng)的主邊界條件，從下拉列表中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 按鈕，打開(kāi)圖5所示的對(duì)話框。

 
圖5 從邊界條件設(shè)置對(duì)話框之二

        （4）圖5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。可以用兩種方式設(shè)定主、從邊界表面上電場(chǎng)之間的相位差。其中，一種方式是選中對(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)計(jì)算出相位差，另一種方式是選中對(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，單擊確定按鈕，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(shù)中的Boundaries節(jié)點(diǎn)下。
        上面的圖2右側(cè)圖給出了長(zhǎng)方體模型左右兩側(cè)表面設(shè)置為主從邊界條件后的示意圖。