曾经有个做结构分析的老教授说过“精通了边界条件和荷载，也就精通了PDE，精通了PDE，也就精通了整个物理学”。这种说法虽然有点夸张，但足以见得边界条件（BoundaryCondtion）和荷载（Load Condition）在工程物理中的重要地位
之前介绍过CFD开源软件OpenFOAM的边界条件。参考
本篇简要介绍下高频电磁仿真中的边界条件和激励（类似结构中的荷载）
电磁场传播的控制方程为麦克斯韦方程组，是一个二阶偏导的偏微分方程组，在求解区域需要设置边界条件来满足方程唯一解。长期以来，电磁场的边界条件设置和计算是个老大难问题。
个人以为，界条件和激励的理解可以有三层：
第一是边界和激励用来确定麦克斯韦方程组的唯一定解
第二是因为电磁波活动范围内是一种场，所以需要在限定范围内对电磁波做截断
第三是电磁波在任意不同材料之间交界面发生反射折射，失去连续性，需要进行特殊设置
1. 完美电导体
Perfect Electroic Conductor
完美电导体边界要求电场的法向量分量为零,它模拟理想条件下具有无穷大电导率的金属表面。在PEC边界上,任意入射波的电场都不能穿透而必须反射,所以界面法向量方向的电场必然为零
2. 完美磁导体
Perfect Magnetic Conductor
完美磁导体边界要求磁场的法向量分量为零,它模拟理想条件下具有无穷大磁导率的磁性表面。磁场线无法穿过PMC边界,只能在界面上平行排布,因此界面法向磁场为零
3. 辐射或吸收边界
Radiation/Absorb Boundary Condition
辐射边界用于模拟开口结构向外辐射的效果,它可以最大限度地吸收发散的电磁波,近似达到无反射。辐射边界适用于各类天线和散射分析。
4. 散射边界(Scatter)
散射边界在吸收入射波的基础上,还考虑了波的散射效应,可以提供比简单辐射边界更精确的开口问题仿真。
5. 波端口(Wave Port)
波端口用于为所分析的结构提供微波激励源，可灵活设置端口的模式、激励形式等参数，是常用的激励
6. 理想匹配层
Perfectly Matched Layer
PML是能够完全吸收入射电磁波的假想的各项异性材料边界，其有两种典型的应用，一是用于外场问题中的自由空间截断，二是用于导波问题中的吸收负载。对于自由空间截断的情况，PML表面能够完全吸收入射来的电磁波，其作用类似于辐射边界条件
7. 阻抗边界(Impedance)
阻抗边界可以直接指定法向量方向的表面阻抗,实现阻抗匹配和减小反射，可用于模拟散射体表面或特殊材料界面的电磁响应。
8. 过渡边界条件
Transitional boundary conditions
比如说一个金属薄层，电磁场可能会穿过金属薄层继续传播，并且在金属薄层两边都产生表面电流，这个时候适用过渡边界条件，计算损耗，金属薄层厚度应该和趋肤深度在差不多的数量级上。
8. 磁壁(Perfect H Wall)/电壁(Perfect E Wall)
磁壁要求磁场平行于界面的分量为零。相当于完美磁导体边界的一种特例,常在对称问题中使用。电壁要求电场垂直于界面的分量为零。相当于完美电导体边界的一种特例,可用于对称结构
9. 对称边界(Symmetry)
对称边界利用几何对称性只建立模型的一部分,可大幅减少计算量。需要正确设置对称面的电磁场分量
10.主从边界(Master/Slave)
也称为关联边界条件(Linked Boundary Condition，简称LBC)，用于模拟平面周期结构表面。主从边界条件包括主边界和从边界两种边界条件，二者总是成对出现的，且主边界表面和从边界表面的形状、大小和方向必须完全相同
11. 集总端口(Lumped Port)
集总端口是内部端口，相当于测试系统的内阻，通过测试系统给结构加入信号，因此使用者需要指定端口阻抗，端口阻抗设定为测试系统的内阻，以消除测试系统引入的阻抗匹配问题。 集总端口是一种最常见的激励设置
以上边界激励并不是完全独立，比如电壁，相当于完美电导体边界的一种特例；某些情况，Lumped Port和Wave Port都适用；有些边界条件之间，加上一定约束可以推导，互相转换；还有根据实际业务，自己定义边界条件，比如对称边界条件，主要是为了减少建模和计算时间
光本质上是一种高频电磁波，所以以上有些边界条件也适用于波动光学计算，后续有时间介绍下这些边界条件激励的求解器实现
以上内容作为科普，某些描述和总结可能并不精准，具体实践中还是书籍为准。
