5.2.10 HFSS 主从边界条件

    主从边界条件（Master and Slave）也称为关联边界条件（Linked Boundary Condition， LBC），用于模拟平面周期结构表面。主从边界条件包括主边界和从边界两种边界条件，二者总是成对出现的，且主边界表面和从边界表面的形状、大小和方向必须完全相同，主边界表 面和从边界表面上的电场存在一定的相位差，该相位差就是周期性结构相邻单元之间存在的相位差。

    在定义主从边界条件时，可以直接指定主从边界表面的相位差，或者通过指定扫描角，由软件来计算主从边界表面的相位差。 在 HFSS 中，建立一对主、从边界表面，除了要求主、从边界表面形状大小完全相同外， 还必须使用 UV 相对坐标系来设置主、从边界表面的方向，以保证主从边界表面方向的一致性。以图 5.17 为例，要使图中的主、从边界表面完全匹配，相应的从坐标系需要沿逆时针旋转 90°，以保证 U、V 方向轴方向一致，图5.17 最右侧的图形是旋转之后的结果。从图中可以看出，旋转之后虽然主从边界表面的方向一致了，但是由于 U、V 相对坐标系的设置不当，  导致主从边界表面不能完全匹配。因此，用户在设置主从边界条件时，需要正确设置 UV 坐 标轴的方向。

图 5.17 主、从边界 UV 坐标系说明示意图

    设置主从边界条件时，主边界和从边界是分开单独设置的，下面以图 5.18（a）所示的长方体为例，把长方体的左右两侧表面分别设置为一对主从边界条件。

图 5.18 主从边界设置前后示意图

    首先，把长方体的左侧表面设置为主边界条件，操作步骤如下。

    （1）选中长方体的左侧表面。

    （2）从主菜单栏选择【HFSS】→【Boundaries】→【Assign】→【Master】，或者在三维 模型窗口内单击鼠标右键，从弹出菜单中选择【Assign Boundary】→【Master】，打开图 5.19 所示的主边界条件设置对话框。

图 5.19 主边界设置对话框

    （3）在该对话框中，Name 栏输入主边界条件的名称，其默认名称为 Mastern，这里使用其 默认名称 Master1；Coordinate System 栏用来设置主边界表面 U、V 坐标轴的方向，从 U Vector  项下拉列表中选择 New Vector，进入三维模型窗口，设置主边界表面 U 坐标轴方向；U 坐标轴 方向设置好后，V 坐标轴默认方向是 U 坐标轴逆时针旋转 90°，如果选中 Reverse Direction 复选 框，则 V 坐标轴方向变为 U 坐标轴顺时针旋转 90°。最后，单击OK按钮，完成主边界条件的设置。

    （4）设置完成后，主边界条件的名称 Master1 会自动添加到工程树中的 Boundaries 节点下。

    设置好主边界条件后，接下来把长方体的右侧表面设置为与该主边界条件相对应的从边界条件。设置从边界条件的操作步骤如下。

    （1）选中长方体的右侧表面。

    （2）从主菜单栏选择【 HFSS】→【Boundaries】→【Assign】→【Slave】，或者在三维模 型窗口内单击鼠标右键，从弹出菜单中选择【Assign Boundary】→【Slave】，打开如图 5.20 所示的“从边界条件设置”对话框。

图 5.20 “从边界条件设置”对话框之一

    （3）在该对话框中，Name 项输入从边界条件的名称，其默认名称为 Slaven；Master 项 是选择与该从边界相对应的主边界条件，从下拉列表中可以选择上面定义的主边界条件名称 Master1；Coordinate System 栏用来设置从边界表面 U、V 坐标轴的方向，其设置方法与主边 界条件的设置方法相同，需要说明的是从边界的 U、V 坐标轴方向需要与主边界表面的 U、V 坐标轴方向保持一致。然后单击下一步按钮，打开图 5.21 所示的对话框。

图 5.21 “从边界条件设置”对话框之二 

    （4）图 5.21 所示的对话框用来设置从边界表面上的电场和主边界表面上的电场之间的相 位差。可以用两种方式设定主、从边界表面上电场之间的相位差，一是选中对话框中的 Use Scan Angles To Calculate Phase Delay 单选按钮，设定扫描角 phi()和 Theta()的值，然后HFSS 在求解时自动计算出相位差，二是选中对话框中的 Input Phase Delay 单选按钮， 直接输入相位差。设置好相位差后，单击完成按钮，完成从边界的设置。

    （5）设置完成后，从边界条件的名称也会自动添加到工程树中的 Boundaries 节点下。上面的图 5.18（b）给出了长方体模型左右两侧表面设置为主从边界条件后的情况。