边界条件(boundary，conditions)到底是什么

很多朋友对边界条件(boundary，conditions)到底是什么不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

做射频电路的同学可能接触不到这些东西。不过经常使用Ansys HFSS进行仿真的同学应该比较熟悉。因为建模的时候，会有这样一个操作，就是赋值边界。例如，在模拟天线时，经常使用辐射边界。边界条件是什么？为什么需要边界条件？

电磁波不会永远只在自由空间中传播。它在传播过程中会遇到媒体，也可能遇到不同的媒体。这些介质可以是金属或介质。不同介质的介电常数和磁导率不同，对应的电磁场分量也会不同，也就是说介质的变化会引起电磁波的变化。

边界条件是描述两种介质中电磁场分量之间的关系。而且微分形式的麦克斯韦方程需要知道边界条件才能得到完整的解。那怎么才能得到边界条件呢？一般来说，是通过麦克斯韦方程的积分形式。先把麦克斯韦方程的积分和微分形式放出来，如下图所示。

在边界面上，可能有一个源。例如电流源；或者为了计算的完整性，有一个虚拟的磁流源；或者更本质的来源，就是电荷。在边界面上也有电场和磁场。电场可以分解为切向电场和法向电场，磁场也可以分解为切向磁场和法向磁场。如下图所示。边界条件是这四个场分量之间的关系。

在推导边界条件时，首先要假设选取的界面是一个足够小的曲面，因为它足够小，所以它上面的电场和磁场可以看成一个常数。这种假设的方法经常被使用。例如，在推导传输线的电报方程时，也是假设选择了足够小的一段传输线。然后基于积分形式的麦克斯韦方程，推导出电场和磁场的切向分量和法向分量，如下图所示。

如果两种介质都是无损耗介质材料，即此时界面上通常没有表面电荷或表面电流密度。那么边界条件可以简化如下：我们来看一下Ansys HFSS中常用的两种边界条件，即完美E边界、理想电壁和辐射边界、辐射边界。理想的电墙是理想的导体。如果是理想导体，导体中的场分量都为零，边界条件是电场的切向分量为零，所以电场的方向垂直于界面。

辐射边界，这意味着该场必须非常小(即零)，或者在距离源无限远的地方向外扩散。辐射边界条件在天线仿真中至关重要。因为它是用来模拟天线的工作场景，也就是开放的环境，让电波辐射到无限的空间。审计刘清

以上知识分享希望能够帮助到大家！