HFSS辐射边界选择的艺术：三种边界的区别与运用

众所周知，HFSS里面的吸收边界条件有3个，分别是Radiation（ABC）、PML和FE-BI，那么这三个边界的应用有什么区别？应该怎么应用呢？今天小编在这里给大家好好分析一下。

Radiation边界（ABC）：

— 计算天线等强辐射问题时，距离辐射体应当至少λ/4;

— 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;

— 在定义辐射边界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）;

— 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;

— 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边界与辐射体距离的关系如下图：

由上图可以看到，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。

PML边界：

— 到辐射体的距离可以是λ/20 ，也能很好吸收;

— 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;

—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;

— 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;

— 可以替代Radiation边界条件，并且更精确。

PML边界与入射角的关系如下图：

PML边界与辐射体距离的关系如下图：

由上图可以看到，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。

FE-BI边界：

— 专门针对电大尺寸的开放结构仿真;

— 对辐射体距离没有要求;

— 能够完全吸收所有的入射波;

— 与结构的共形性非常好;

— FE-BI算法可以有效降低计算机硬件资源消耗;

— 针对外部辐射空间采用IE求解，针对金属结构体采用FEM求解，大幅减少辐射区域的求解规模，提升求解效率。

FE-BI边界与入射角的关系如下图：

FE-BI边界与辐射体距离的关系如下图：

由上图可以看到，FE-BI边界与波的入射角度和辐射体距离的关系都不大，仿真结果一致性非常好。

总结：

— PML边界是公认的精度最高的吸收边界条件;

— FE-BI边界是电大尺寸开放结构（尤其是带介质腔体）常用的吸收边界条件;

— 对于一些需要快速求解的应用，可以使用普通的Radiation吸收边界条件;

— 通过调整积分面设置，可以改善Radiation吸收边界下的仿真结果精度。

最后对三种辐射边界条件的区别总结归纳如下表：

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