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文檔簡介
1、用 Ansoft HFSS 求解的波動(dòng)方程是由微分形式的麥克斯韋方程推導(dǎo)出來的。在這些場矢量和它們的導(dǎo)數(shù)是都單值、有界而且沿空間連續(xù)分布的假設(shè)下,這些表達(dá)式才可以使用。在邊界和場源處,場是不連續(xù)的,場的導(dǎo)數(shù)變得沒有意義。因此,邊界條件確定了跨越不連續(xù)邊界處場的性質(zhì)。作為一個(gè) Ansoft HSS 用戶你必須時(shí)刻都意識(shí)到由邊界條件確定場的假設(shè)。由于邊界條件對(duì)場有制約作用的假設(shè),我們可以確定對(duì)仿真哪些邊界條件是合適的。對(duì)邊界條件的不恰當(dāng)使用
2、將導(dǎo)致矛盾的結(jié)果。當(dāng)邊界條件被正確使用時(shí),邊界條件能夠成功地用于簡化模型的復(fù)雜性。事實(shí)上,Ansoft HSS 能夠自動(dòng)地使用邊界條件來簡化模型的復(fù)雜性。對(duì)于無源 RF 器件來說,Ansoft HSS 可以被認(rèn)為是一個(gè)虛擬的原型世界。與邊界為無限空間的真實(shí)世界不同,虛擬原型世界被做成有限的。為了獲得這個(gè)有限空間, Ansoft HSS 使用了背景或包圍幾何模型的外部邊界條件。模型的復(fù)雜性通常直接與求解問題所需的時(shí)間和計(jì)算機(jī)硬件資源直接聯(lián)
3、系。在任何可以提高計(jì)算機(jī)的硬件資源性能的時(shí)候,提高計(jì)算機(jī)資源的性能對(duì)計(jì)算都是有利的。§2.2 一般邊界條件有三種類型的邊界條件。第一種邊界條件的頭兩個(gè)是多數(shù)使用者有責(zé)任確定的邊界或確保它們被正確的定義。材料邊界條件對(duì)用戶是非常明確的。1、 激勵(lì)源波端口(外部)集中端口(內(nèi)部)2、 表面近似對(duì)稱面理想電或磁表面輻射表面背景或外部表面3、 材料特性兩種介質(zhì)之間的邊界具有有限電導(dǎo)的導(dǎo)體§2.3 背景如何影響結(jié)構(gòu)所
4、謂背景是指幾何模型周圍沒有被任何物體占據(jù)的空間。任何和背景有關(guān)聯(lián)的物體表面將被自動(dòng)地定義為理想的電邊界(Perfect E)并且命名為外部(outer)邊界條件。你可以把你的幾何結(jié)構(gòu)想象為外面有一層很薄而且是理想導(dǎo)體的材料。如果有必要,你可以改變暴露于背景材料的表面性質(zhì),使其性質(zhì)與理想的電邊界不同。為了模擬有耗表面,你可以重新定義這個(gè)邊界為有限電導(dǎo)(Finite Conductivity )或阻抗邊界(Impedance boundar
5、y)。有限電導(dǎo)邊界可以是一種電導(dǎo)率和導(dǎo)磁率均為頻率函數(shù)的有耗材料。阻抗邊界默認(rèn)在所有頻率都具有相同的實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)值。為了模擬一個(gè)允許波進(jìn)入空間輻射無限遠(yuǎn)的表面,重新定義暴露于背景材料的表面為輻射邊界(Radiation Boundary)。輻射邊界(Radiation)——輻射邊界也被稱為吸收邊界。輻射邊界使你能夠模擬開放的表面。即,波能夠朝著輻射邊界的方向輻射出去。系統(tǒng)在輻射邊界處吸收電磁波,本質(zhì)上就可把邊界看成是延伸到空間無限遠(yuǎn)處。輻
6、射邊界可以是任意形狀并且靠近結(jié)構(gòu)。這就排除了對(duì)球形邊界的需要。對(duì)包含輻射邊界的結(jié)構(gòu),計(jì)算的 S 參數(shù)包含輻射損耗。當(dāng)結(jié)構(gòu)中包含輻射邊界時(shí),遠(yuǎn)區(qū)場計(jì)算作為仿真的一部分被完成。§2.5 激勵(lì)技術(shù)綜述端口是唯一一種允許能量進(jìn)入和流出幾何結(jié)構(gòu)的邊界類型。你可以把端口賦值給一個(gè)兩維物體或三維物體的表面。在幾何結(jié)構(gòu)中三維全波電磁場被計(jì)算之前,必須確定在每一個(gè)端口激勵(lì)場的模式。Ansoft HFSS 使用任意的端口解算器計(jì)算自然的場模式或
7、與端口截面相同的傳輸線存在的模式。導(dǎo)致兩維場模式作為全三維問題的邊界條件。Ansoft HFSS 默認(rèn)所有的幾何結(jié)構(gòu)都被完全裝入一個(gè)導(dǎo)電的屏蔽層,沒有能量穿過這個(gè)屏蔽層。當(dāng)你應(yīng)用波端口(Wave Ports)于你的幾何結(jié)構(gòu)時(shí),能量通過這個(gè)端口進(jìn)入和離開這個(gè)屏蔽層。作為波端口的替代品,你可以在幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)用集中參數(shù)端口(Lumped Ports)。集中參數(shù)端口在模擬結(jié)構(gòu)內(nèi)部的端口時(shí)非常有用。§2.5.1 波端口(Wave Por
8、ts)端口解算器假定你定義的波端口連接到一個(gè)半無限長的波導(dǎo),該波導(dǎo)具有與端口相同的截面和材料。每一個(gè)端口都是獨(dú)立地激勵(lì)并且在端口中每一個(gè)入射模式的平均功率為 1 瓦。波端口計(jì)算特性阻抗、復(fù)傳播常數(shù)和 S 參數(shù)。波動(dòng)方程在波導(dǎo)中行波的場模式可以通過求解 Maxwell 方程獲得。下面的由 Maxwell 方程推出的方程使用兩維解算器求解。其中:是諧振電場的矢量表達(dá)式;是自由空間的波數(shù);是復(fù)數(shù)相對(duì)導(dǎo)磁率;是復(fù)數(shù)相對(duì)介電常數(shù)。求解這個(gè)方程,兩
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