HFSS中几种吸收边界条件对于精度的影响(ABC，PML，FEBI)

2. 理想匹配层 (PML boundary)

由于辐射边界条件的吸收特点，为了应对精度方面可能带来的隐患，HFSS开发了另外一种吸收边界条件——理想匹配层（Perfect Match Layer）边界，在有限元算法横行的年代里，PML发挥了相当重要的作用。

（开个玩笑：甚至采用PML边界的玩家，会看不起采用ABC的玩家，也算是仿真应用里面的”鄙视链“了吧。）

PML边界相当于是微波暗室里面吸收效果更好的吸波材料，边界条件设置过程会带来PML层材料，入射波到PML边界内部之后，会被很好的吸收。当然，吸收效果也是跟一些因素有关，也会带来一些代价。

• 通过PML wizard设置，设置过程稍微繁琐

• 可以离辐射体距离很近，甚至可以达到1/10波长

• 必须与坐标轴平行

其设置后的效果如下图

上图为设置了PML边界的模型图

PML的吸收效果相比ABC更好，但是，一样会有角度的问题。如下图所示，随着入射角度的升高，吸收效果也会降低。但是相比ABC，其-20dB的吸收效果可以维持到80度左右，而ABC的同等吸收效果只能维持到30度左右。PML的吸收效果与PML层的厚度也有关系，厚度越厚，吸收效果越好，从图中的红色和蓝色曲线可看出这一点。

上图为PML边界吸收效果曲线

同样的，上图中可看到喇叭案例中，斜入射时，未出现ABC边界类似的反射现象，其结果的精度更好。

PML的设置过程，需要借助HFSS软件提供的PML Wizard工具来实现，具体设置方法请参考有关培训资料。

上图为PML Wizard设置界面

同样的，可调整PML与辐射体的距离，来评估距离与结果精度的影响，如下图

辐射方向图与PML距离的影响

回波与PML距离的影响

从上面的分析图，很容易看出，PML边界对于其与辐射体的距离之间的影响，差异并不大。因此，PML边界可缩小其与辐射体之间的空气区域，从而减少整个求解空间，减少未知量，从而降低问题的求解难度。

Q：PML层本身不是要带来厚度，该厚度也是需要进行网格剖分，参与计算，整体来看，问题的规模应该更大，求解量应该会增加才对吧？

A：是的，PML层会带来一定的网格量，但是，由于PML层的网格可以采用非常稀疏的网格，带来的网格量增加并不大，不会对求解造成难以克服的影响。这是关键。