CST电磁兼容性仿真---Boundaries边界条件
很多刚入门的小伙伴问我CST边界条件如何设置？今天我就来结合CST的Help文件和自己的理解来聊一聊边界条件设置。由于计算机只能计算具有有限展开的问题，因此在进行仿真时需要指定边界条件。
当进入边界属性设置时，CST将显示建模的结构，并根据每个边界的边界条件显示一个对应的的边界框。不同的边界条件的颜色对应不同边界条件的描述（例如绿色对应电壁电边界）。
点击CST左上角Boundaries选项即可进入Boundary Conditions边界条件设置
如图，我们在仿真计算有限大的模型的时候需要在CST的Boundaries对话框里面指定边界条件。
（1）Boundaries对话框里，点击Xmin，Xmax，Ymin，Ymax，Zmin，Zmax，下拉菜单去选择边界条件。（2）3D模型界面选择立方体的其中一个面，右击菜单里面可以选择。如下图菜单。
在高频电磁仿真中一般有Electric电边界、Magnetic磁边界、Open (PML)、Open (add space)、Periodic周期结构、Conducting Wall导体壁、Unit Cell单元结构等边界条件，需要根据自己仿真模型按需正确选择。CST的边界条件在高低频的条件下含义有所不同，下面分别通过高频和低频来简单介绍一下这几种不同边界条件的特点。
（一）低频模式有哪些边界条件
1. Electric 电边界
电边界像完美电导体，电场的切向分量和磁通的法向分量都是零。电场垂直于边界，磁通平行于边界。对于所有的静磁或准静磁应用，电边界条件对应切向边界条件。对于所有静电或准静电应用，对应法向边界条件。
磁边界像完美磁导体，磁通量的切向分量和电场的法向分量为零。电场平行于边界，磁通量垂直于边界。对于所有的静磁或准静磁应用，磁边界条件对应法向边界条件。对于所有静电或准静电应用，对应切向边界条件。 类似于Open边界条件，只是将几何模型和实际应用的边界之间增加了额外空间，额外的空间用bounding box distance factor定义，增加的空间为bounding box的对角线长度乘以这个factor，如果在background属性中也定义了额外的space，则使用这两者的较大值。
法向边界强制电场、磁场、电流的切向分量在边界处为零。在边界处仅存在法向分量。对于所有静磁或准静磁应用，法向边界条件等同于磁边界条件。对于静电或准静电应用，等同于电边界条件。normal边界条件仅可用于静电和静磁稳态电流求解器。 切向边界强制电场、磁场、电流的法向分量在边界处为零。对于静磁或准静磁应用，切向边界条件等同于电边界条件。对于静电或准静电应用，等同于磁边界条件。Tangential边界条件仅可用于静电和静磁静态电流求解器。 周期边界条件仅适用于静电求解器，且只能用于六面体网格。电边界相当于一个完美的电导体，其中电场的切向分量和磁通量的法向分量为零。这意味着电场垂直于边界，磁通量平行于边界 磁边界相当于一个完美的磁性导体，其中磁通量的切向分量和电场的法向分量为零。这意味着电场平行于边界，磁通量垂直于边界。3. Open (PML)边界
开放边界通过使用完全匹配层边界(PML)将接触几何扩展到无限大。波可以以最小的反射通过这个边界，相当于电磁波几乎无反射通过该边界。
与Open (PML)相同，区别是为了远场计算会增加额外空间。对于天线仿真，建议用此边界。PIC求解器中除了让电磁波可以以最小反射通过外，PML还可以吸收额外的带电粒子。但仅适用于用CPU计算的PIC求解，不能开GPU加速。同样如果在background中定义了额外的空间，使用两者较大值。在选择open边界后会有个open boundary的设置如下：
对话框中的参数一般不需要修改。所使用的PML公式提供了一个与材料无关的独立的吸收边界。Estimated reflection level:假设入射波垂直于单个open边界区域时的反射量级，通常1e-4的就足够了。减小该值可以提高仿真精度，但会增加内存和仿真时间。Automatic minimum distance to structure frame的对话框用于设置增加的求解域大小，使PML层远离几何结构，有利于收敛。相关参数:Fraction of wavelength/Absolute distance combo box：前者增加的空间为（波长/ 输入的数值），波长对应的频率在At frequency栏输入或者使用求解频率设置的中值；后者为直接定义距离大小。 periodic 连接两个相对的边界，可自定义相移，从而模拟计算域在相应方向上周期性扩展。因此，将一个边界更改为周期性边界总是会将相反的边界也更改为周期性边界。此设置主要应用于具有周期性边界的天线模型。 与周期边界条件非常相似。单元边界条件适用于一般频域求解器。单元单元边界条件与周期边界条件非常相似。除了在坐标轴方向上的周期性外，还可以定义二维周期性。设置中选择Fit unit cell to bounding box则模型将在其边界框处重复，如下：
如果不勾选，则用S1(x)和S2'(y)定义两个相邻单元格在两个不同坐标轴方向上的距离。这两个轴之间的角度由“grid angle”来定义。S1(x)与全局坐标系的x轴恒对齐。
当XY平面用unit cell边界时，z方向使用open边界则有floquet边界设置选项，Floquet 端口与waveguide端口类似，都能求解反射和传输系数。Floquet只有Z方向激励，而且是从Z方向的边界激励。而waveguide端口XYZ方向都可以。Waveguide端口可以用电或磁边界限制，从而手动形成具体的激励模式（假设端口激励整个空间），比如X方向为电边界，Y方向为磁边界，然后把端口放在Zmax或Zmin，这就和Floquet的基础模式等效，TE(0,0)或TM(0,0)。Floquet只支持FEM。
Edit Floquet port:指定要设置的Floquet端口。Number of Floquet modes:设置仿真将考虑的Floquet模式的数量。确保至少考虑了所有的传播模式。Details中的列表可以用来选择模式。Distance to reference plane:指定到参考平面的距离，通过s参数获取正确的相位信息。正值将参考平面向外移动，负值将参考平面向内移动。Polarization independent of scan angle phi:扫描角函数隐含在Floquet模式的极化中。如果勾选复选框，基本模式TE(0,0)和TM(0,0)将线性组合，产生的第一个模式的极化与设置的极化角对齐(以度为单位，对波导端口为端口的u轴)。 
