CST中元胞边界（Unit Cell）与周期边界（Periodic）的区别

CST中元胞边界（Unit Cell）与周期边界（Periodic）的区别

在CST微波工作室中，有两种边界条件可以仿真周期性结构，分别为：元胞边界（unit cell）和周期边界（periodic）。关于这两种边界条件的实际应用，工程师比较容易混淆，这里对二者做个详细的对比说明。这两种周期边界的具体使用条件区别如下：

求解器的限制：

• 元胞边界条件 ( Unit Cell ) 只能使用频域求解器
• 周期边界（Periodic）可以使用频域求解器(FEM)和时域求解器(FITD)

结构形式的限制：

• 元胞边界 ( Unit Cell ) 可以在任意角度上呈周期性，但只能实现二维平面(XY平面)的周期结构
• 周期边界（Periodic）只能沿着坐标轴呈周期性，可以实现一维(沿某一坐标轴呈周期结构)、二维(沿任意两个坐标轴组成的平面呈周期结构)、三维周期结构(在X/Y/Z三个方向上均呈周期性)

适用范围：

• 元胞边界 ( Unit Cell ) 主要用于散射问题仿真(仿真结构对空间电磁波的散射，例如FSS平面)
• 周期边界（Periodic）解决的是辐射问题仿真(仿真波导端口周期激励下对空间的辐射，如相控阵天线)

接下来，通过实际的仿真设计实例来进一步说明元胞边界(Unit Cell) 条件与周期边界(Periodic)条件的区别。设计实例分别仿真以下三种情况：

• A：使用FEM+元胞边界(Unit Cell)条件仿真波导相控阵天线的散射
• B：使用FEM+周期边界(Periodic)条件仿真波导相控阵天线的辐射方向图（任意相移）
• C：使用FITD +周期边界(Periodic)条件仿真波导相控阵天线的辐射方向图（0和180度相移）

三种情况仿真相同的结构模型，该模型是一个波导相控阵天线，其一个单元结构如下如所示，单位：mm。