电磁场仿真软件简介.doc

------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————电磁场仿真软件简介随着电磁场和微波电路领域数值计算方法的发展, 在最近几年出现了大量的电磁场和微波电路仿真软件。在这些软件中, 多数软件都属于准 3 维或称为 维电磁仿真软件。例如, Agilent 公司的 ADS ( Advanced Design System )、 AWR 公司的 Microwave Office 、 Ansof t 公司的 Esemble 、 Serenade 和 CST 公司的 CST Design Studio 等。目前, 真正意义上的三维电磁场仿真软件只有 Ansoft 公司的 HFSS 、 CST 公司的 Mafia 、 CST Microwave Studio 、 Zeland 公司的 Fidelity 和 IMST Gmb H 公司的 EMPIRE 。从理论上讲,这些软件都能仿真任意三维结构的电磁性能。其中, HFSS ( HFSS 是英文高频结构仿真器( High Frequency Structure Simulator ) 的缩写) 是一种最早出现在商业市场的电磁场三维仿真软件。因此,这一软件在全世界有比较大的用户群体。由于 HFSS 进入中国市场较早, 所以目前国内的电磁场仿真方面 HFSS 的使用者众多,特别是在各大通信技术研究单位、公司、高校非常普及。德国 CST 公司的 MicroWave Studio ( 微波工作室) 是最近几年该公司在 Mafia 软件基础上推出的三维高频电磁场仿真软件。它吸收了 Mafia 软件计算速度快的优点,同时又对软件的人机界面和前、后处理做了根本性的改变。就目前发行的版本而言, CST 的 MWS 的前后处理界面及操作界面比 HFSS 好。 Ansoft 也意识到了自己的缺点,在刚刚推出的新版本 HFSS (定名为 Ansoft HFSS )中,人机界面及操作都得到了极大的改善。在这方面完全可以和 CST 媲美。在性能方------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————面, 两个软件各有所长。在速度和计算的精度方面 CST 和 ANSOFT 成绩相差不多。值得注意的是, MWS 采用的理论基础是 FIT ( 有限积分技术)。与 FDTD ( 时域有限差分法) 类似, 它是直接从 Maxwell 方程导出解。因此, MWS 可以计算时域解。对于诸如滤波器,耦合器等主要关心带内参数的问题设计就非常适合;而 HFSS 采用的理论基础是有限元方法(FEM) ,这是一种微分方程法,其解是频域的。所以, HFSS 如果想获得频域的解, 它必须通过频域转换到时域。由于, HFS S 是用的是微分方法,所以它对复杂结构的计算具有一定的优势。另外,在高频微波波段的电磁场仿真方面也应当提及另一个软件: ANSYS 。 ANSYS 是一个基于有限元法(FEM) 的多功能软件。该软件可以计算工程力学、材料力学、热力学和电磁场等方面的问题。它也可以用于高频电磁场分析( 应用例如: 微波辐射和散射分析、电磁兼容、电磁场干扰仿真等) 。其功能与 HFSS 和 CST MWS 类似。但由于该软件在建模和网格划分过程中需要对该软件的使用规则有详细的了解,因此,对一般的工程技术人员来讲使用该软件有一定困难。对于高频微波波段通信、天线、器件封装、电磁干扰及光电子设计中涉及的任意形状三维电磁场仿真方面不如 HFSS 更专业、更理想。实际上, ANSYS 软件的优势并不在电磁场仿真方面,而是结构静力/动力分析、热分析以及流体动力学等。但是,就其电磁场部分而言,它也能对任意三维结构的电磁特性进行仿真。虽然, Zeland 公司的 Fidelity 和 IMST GmbH 公司的 EMPIRE 也可以仿真三维结构。 1 ------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————但由于这些软件的功能不如前面的软件,所以用户相对较少。下面列出几个相关软件的名称和主要性能, 2 几个