5.2.10 HFSS 主從邊界條件

    主從邊界條件（Master and Slave）也稱為關聯邊界條件（Linked Boundary Condition， LBC），用于模擬平面周期結構表面。主從邊界條件包括主邊界和從邊界兩種邊界條件，二者總是成對出現的，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存在一定的相位差，該相位差就是周期性結構相鄰單元之間存在的相位差。

    在定義主從邊界條件時，可以直接指定主從邊界表面的相位差，或者通過指定掃描角，由軟件來計算主從邊界表面的相位差。 在 HFSS 中，建立一對主、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 相對坐標系來設置主、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，相應的從坐標系需要沿逆時針旋轉 90°，以保證 U、V 方向軸方向一致，圖5.17 最右側的圖形是旋轉之后的結果。從圖中可以看出，旋轉之后雖然主從邊界表面的方向一致了，但是由于 U、V 相對坐標系的設置不當，  導致主從邊界表面不能完全匹配。因此，用戶在設置主從邊界條件時，需要正確設置 UV 坐 標軸的方向。

圖 5.17 主、從邊界 UV 坐標系說明示意圖

    設置主從邊界條件時，主邊界和從邊界是分開單獨設置的，下面以圖 5.18（a）所示的長方體為例，把長方體的左右兩側表面分別設置為一對主從邊界條件。

圖 5.18 主從邊界設置前后示意圖

    首先，把長方體的左側表面設置為主邊界條件，操作步驟如下。

    （1）選中長方體的左側表面。

    （2）從主菜單欄選擇【HFSS】→【Boundaries】→【Assign】→【Master】，或者在三維 模型窗口內單擊鼠標右鍵，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置對話框。

圖 5.19 主邊界設置對話框

    （3）在該對話框中，Name 欄輸入主邊界條件的名稱，其默認名稱為 Mastern，這里使用其 默認名稱 Master1；Coordinate System 欄用來設置主邊界表面 U、V 坐標軸的方向，從 U Vector  項下拉列表中選擇 New Vector，進入三維模型窗口，設置主邊界表面 U 坐標軸方向；U 坐標軸 方向設置好后，V 坐標軸默認方向是 U 坐標軸逆時針旋轉 90°，如果選中 Reverse Direction 復選 框，則 V 坐標軸方向變為 U 坐標軸順時針旋轉 90°。最后，單擊OK按鈕，完成主邊界條件的設置。

    （4）設置完成后，主邊界條件的名稱 Master1 會自動添加到工程樹中的 Boundaries 節點下。

    設置好主邊界條件后，接下來把長方體的右側表面設置為與該主邊界條件相對應的從邊界條件。設置從邊界條件的操作步驟如下。

    （1）選中長方體的右側表面。

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

圖 5.20 “從邊界條件設置”對話框之一

    （3）在該對話框中，Name 項輸入從邊界條件的名稱，其默認名稱為 Slaven；Master 項 是選擇與該從邊界相對應的主邊界條件，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 欄用來設置從邊界表面 U、V 坐標軸的方向，其設置方法與主邊 界條件的設置方法相同，需要說明的是從邊界的 U、V 坐標軸方向需要與主邊界表面的 U、V 坐標軸方向保持一致。然后單擊下一步按鈕，打開圖 5.21 所示的對話框。

圖 5.21 “從邊界條件設置”對話框之二 

    （4）圖 5.21 所示的對話框用來設置從邊界表面上的電場和主邊界表面上的電場之間的相 位差。可以用兩種方式設定主、從邊界表面上電場之間的相位差，一是選中對話框中的 Use Scan Angles To Calculate Phase Delay 單選按鈕，設定掃描角 phi()和 Theta()的值，然后HFSS 在求解時自動計算出相位差，二是選中對話框中的 Input Phase Delay 單選按鈕， 直接輸入相位差。設置好相位差后，單擊完成按鈕，完成從邊界的設置。

    （5）設置完成后，從邊界條件的名稱也會自動添加到工程樹中的 Boundaries 節點下。上面的圖 5.18（b）給出了長方體模型左右兩側表面設置為主從邊界條件后的情況。