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CST中元胞边界(Unit Cell)与周期边界(Periodic)的区别

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    在CST微波工作室中,有两种边界条件可以仿真周期性结构,分别为:元胞边界(unit cell)和周期边界(periodic)。

    关于这两种边界条件的实际应用,工程师比较容易混淆,这里对二者做个详细的对比说明。这两种周期边界的具体使用条件区别如下:

    • 求解器的限制:

     >> 元胞边界条件 ( Unit Cell ) 只能使用频域求解器 

     >> 周期边界(Periodic)可以使用频域求解器(FEM)和时域求解器(FITD)

    • 结构形式的限制:

     >> 元胞边界 ( Unit Cell ) 可以在任意角度上呈周期性,但只能实现二维平面(XY平 面)的周期结构 

     >> 周期边界(Periodic)只能沿着坐标轴呈周期性,可以实现一维(沿某一坐标轴 呈周期结构)、二维(沿任意两个坐标轴组成的平面呈周期结构)、三维周期结构(在X/Y/Z三个方向上均呈周期性)

    • 适用范围:

     >> 元胞边界 ( Unit Cell ) 主要用于散射问题仿真(仿真结构对空间电磁波的散射,例如FSS平面) 

     >> 周期边界(Periodic)解决的是辐射问题仿真(仿真波导端口周期激励下对空间的辐射,如相控阵天线) 

    接下来,通过实际的仿真设计实例来进一步说明元胞边界(Unit Cell) 条件与周期边界(Periodic)条件的区别。设计实例分别仿真以下三种情况: 

    A:使用FEM+元胞边界(Unit Cell)条件仿真波导相控阵天线的散射 

    B:使用FEM+周期边界(Periodic)条件仿真波导相控阵天线的辐射方向图(任意相移) 

    C:使用FITD +周期边界(Periodic)条件仿真波导相控阵天线的辐射方向图(0和180度相移)

    三种情况仿真相同的结构模型,该模型是一个波导相控阵天线,其一个单元结构如下如所示,单位:mm。

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