11.4 HFSS阵列天线设计之边界条件和激励设置

    为了能够使用单个阵元模型构造出整个天线阵列，自由空间模型 AirBox 的四周表面需要被设置为主从边界条件， AirBox 的上端口需要被设置为 Floquet 端口激励方式。因为在 HFSS 中，与背景相接触的表面会被自动设置为理想导体边界，所以阵元波导模型 WaveGuide 的四壁不需要再分配边界条件，采用默认的理想导体边界设置即可；阵元波导模型WaveGuide 的底端需要被设置为波端口激励方式。

   11.4.1 设置AirBox 左右两侧表面为主从边界条件

    1．分配主边界条件

    （1）按快捷键F，切换到面选择状态；单击鼠标选中AirBox 的右侧表面，如图 11.9（a） 所示。

图 11.9 设置主边界条件

    （2）在三维模型窗口任意位置单击鼠标右键，从弹出菜单中选择【Assign Boundary】→ 【Master】，打开如图 11.10 所示的“主边界条件设置”对话框。

    （3）在该对话框中，Name 项保持默认的 Master1 名称不变；单击打开 U Vector 左侧的下拉列表，从中单击 New Vector…，进入坐标位置输入状态，定义主边界条件 U 坐标轴的方向。

    （4）在 HFSS 用户界面底部状态栏 X、Y、Z 对应的文本框中分别输入0.45，0.95 和1，单击回车键确定；然后在状态栏dX、dY、dZ 对应的文本框中分别输入 0，0 和 1，再次单击回车键确认。此时，定义了U 坐标轴的方向为沿着 z 轴正向，并退回到主边界条件设置对话框，对话框中 U Vector 左侧文本框由原先的Undefined 变为 Defined。

（5）单击对话框的按钮，完成设置。

（6）设置完成后，主边界条件Master1 会添加到工程树的 Boundaries 节点下。展开工程树 Boundaries 节点，单击 Master1 项，可以高亮显示上面定义的主边界条件，如图 11.9（b） 所示。 

图 11.10 “主边界条件设置”对话框

    2．分配主边界条件 Master1 对应的从边界条件

    （1）按快捷键 F，切换到面选择状态；单击 AirBox 的前表面靠近左侧表面的位置，如图 11.11 所示；然后按下快捷键 Ctrl+B，选中 Airbox 的左侧表面。

图 11.11 单击前表面左侧位置选中前表面

    （2）在三维模型窗口中的任意位置单击鼠标右键，从弹出菜单中选择【Assign Boundary】→【Slave】，打开如图 11.12 所示的“从边界条件设置”对话框。

图 11.12 “从边界条件设置”对话框 

    （3）在该对话框中，Name 项保持默认名称 Slave1 不变，Master 项从其下拉列表中选择与之相对应的主边界条件 Master1；单击打开 U 项右侧的下拉列表，从中单击 New Vector…， 进入坐标位置输入状态，定义从边界 U 坐标轴的方向；需要注意的是从边界 U 坐标轴的方向 必须和主边界 U 坐标轴的方向一致。

    （4）在 HFSS 用户界面底部状态栏 X、Y、Z 对应的文本框中分别输入0.45，0.05 和 1，单击回车键确定；然后在状态栏 dX、dY、dZ 对应的文本框中分别输入0，0 和 1，再次单击回车键确认。此时，即定义了 U 坐标轴的方向，并退回到“从边界条件设置”对话框。

    （5）对话框中，U 项左侧文本框由原先的 Undefined 变为 Defined；同时，V 项对应的 Reverse Direction 复选框也被激活，选中激活的 Reverse Direction 复选框；然后单击按钮，打开如图 11.13 所示的对话框，设置从边界的扫描角。

图 11.13 设置扫描角

    （6）选中对话框最上方的 Use Scan Angles to Calculate Phase Delay 单选按钮，在Phi 项对应 的文本框输入变量 phi_scan，在 Theta 项对应的文本框输入变量 Theta_scan；单击按钮。

    （7）此时，由于变量 phi_scan 和 theta_scan 尚未定义，所以会弹出如图 11.14 所示的“添 加变量”对话框。对于变量 phi_scan，在对话框中的 Value 文本框内输入初始值 0deg，然后单击按钮；对与变量 theta_scan，在对话框中的 Value 文本框内输入初始值 30deg，然后 单击按钮。定义了phi_scan 和 theta_scan 这两个变量后，即完成了从边界的设置。

图 11.14 “添加变量”对话框

    设置好的主从边界条件 Master1 和 Slave1 如图 11.15 所示。 

图 11.15 主从边界 Master1 和 Slave1 

    11.4.2 设置AirBox 前后表面为主从边界条件

    重复上一节的步骤 1 和步骤2，设置 AirBox 前后表面为主从边界条件，其中前表面为主边界条件Master2，后表面为从边界条件Slave2，从边界条件Slave2 的扫描角与 Slave1 的扫描角设置相同。

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