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1、微波系统的设计越来越复杂对电路的指标要求越来越高， 电路的功能越来越多电路的尺寸要 求越做越小而设计周期却越来越短传统的设计方法已经不能满足系统设计的需要。 使用微波 EDA 软件工具进行微波元器件与微波系统的设计已经成为微波电路设计的必然趋势。随着 单片集成电路技术的不断发展 GaAs 硅为基础的微波毫米波单片集成电路 MIMIC 和超高速 单片集成电路 VHSIC 都面临着一个崭新的发展阶段，电路的设计与工艺研制日益复杂化， 如何进一步提高电路性能降低成本缩短电路的研制周期已经成为电路设计的一个焦点， 而 E DA 技术是设计的关键 EDA 技术的范畴包括电子工程设计师进行产品开发的全过程
2、以及电 子产品生产过程中期望由计算机提供的各种辅助功能。一方面 EDA 技术可为系统级电路级 和物理实现级三个层次上的辅助设计过程；1. 基于矩量法仿真的微波 EDA 仿真软件（ 1） Agilent ADS（Advanced Design System）Agile nt ADS（Adva need Desig n System）软件是在 HP EESOF系列EDA软件基础上发展完善 起来的大型综合设计软件。 是美国安捷伦公司开发的大型综合设计软件是为系统和电路从电 路元件的仿真模式识别的提取新的仿真技术提供了高性能的仿真特性。它允许工程师定义频率范围材料特性参数的数量和根据用户的需要自动产生
3、关键的无源器 件模式， 该软件范围涵盖了小至元器件大到系统级的设计和分析，尤其是其强大的仿真设计手段可在时域或频域内实现对数字或模拟线性或非线性电路的综合仿真分析与优化并可对 设计结果进行成品率分析与优化。 从而大大提高了复杂电路的设计效率使之成为设计人员的 有效工具。（ 2） Sonnet 仿真软件Sonnet 是一种基于矩量法的电磁仿真软件提供面向 3D 平面高频电路设计系统以及在微波 毫米波领域和电磁兼容/电磁干扰设计的 EDA工具。SonnetTM 应用于平面高频电磁场分析 频率从 1MHz 到几千 GHz ，主要的应用有微带匹配网络微带电路微带滤波器带状线电路带 状线滤波器过孔层的连
4、接或接地偶合线分析 PCB 板电路分析 PCB 板干扰分析桥式螺线电 感器平面高温超导电路。 分析毫米波集成电路 ，MMIC 设计和分析混合匹配的电路分析， H DI LTCC 转换单层或多层传输线的精确分析多层的平面的电路分析单层或多层的平面天线 分析平面天线阵分析平面偶合孔的分析等。（ 3） IE3D 仿真软件IE3D 是一个基于矩量法的电磁场仿真工具。可以解决多层介质环境下的三维金属结构的电流分布问题它利用积分的方式求解 Maxwell 方程组，从而解决电磁波的效应不连续性效应 耦合效应和辐射效应问题。 仿真结果包括 s y z 参数 VWSR RLC 等效电路电流分布近场分 布和辐射方
5、向图方向性效率和 RCS 等。 IE3D 在微波 /毫米波集成电路 MMIC RF 印制板电 路微带天线线电线和其它形式的 RF 天线 HTS 电路及滤波器 IC 的内部连接和高速数字电 路封装方面是一个非常有用的工具。( 4) Microwave Office“ Microwave Office 软”件是通过两个模拟器来对微波平面电路进行模拟和仿真的对于由集总 元件构成的电路用电路的方法来处理较为简便。该软件设有 VoltaireXL 的模拟器来处理集 总元件构成的微波平面电路问题而对于由具体的微带几何图形构成的分布参数微波平面电 路则采用场的方法较为有效。该软件采用的是” EMSight”
6、的模拟器来处理任何多层平面结构的三维电磁场的问题。“ VoltaireXL 模拟”器内设一个元件库在建立电路模型时可以调出微波电路所用的元件。其中 无源器件有电感电阻电容谐振电路微带线带状线同轴线等等，非线性器件有双极晶体管场效应晶体管二极管等等。“ EMSigh模拟器是一个三维电磁场模拟程序包可用于平面高频电路和天线结构的。分析特 点是把修正谱域矩量法与直观的视窗图形用户界面 (GUI) 技术结合起来使得计算速 度加快 许多。它可以分析射频集成电路 (RFIC) 微波单片集成电路 (MMIC) 微带贴片天线和高速印 制电路(PCB)等电路的电气特性。Microwave Office 2006
7、 增加了一些新功能包括滤波器智能综合智能负载牵引， 提高对存在 的回路的电磁仿真包括振荡器相位噪声分析和 3D 平面电磁仿真引擎使对某些复杂问题的 仿真更加有效。是一款容易学习和使用的RF 仿真软件。2. 基于时域有限差分的微波仿真软件(1)CST MICROWAVE STUDIOCST MICROWAVE STUDIO? (CST SD)是为快速精确仿真电磁场高频问题而专门开发的EDA 工具。是基于 PC 机 Windows 环境下的仿真软件它主要应用在复杂设计和更高的谐振结构，CST DS通过散射参数使电磁场元件结合在一起把复杂的系统分离成更小的子单元通 过对系统每一个单元行为的S-参数的
8、描述。可以快速的分析和降低系统所需的内存，CSTDS 它考虑了在子单元之间高阶模式的耦合结构分成小部分而没有影响系统的准确性。2) FIDELITYFIDELITY 是基于非均匀网格的时域有限差分方法的全三维电磁场仿真器。可以解决具有复 杂填充介质求解域的场分布问题。（ 4） IMST EmpireIMST Empire 是一种 3D 电磁场仿真软件它是一种基于 3D 的时域有限差分的方法。这种 方法已经变成 RF 元件设计的标准它的应用范围， 从分析平面结构互联的多端口集成到微波 波天线 EMC 问题 EMPIRE 基本覆盖了 RF 设计 3D 场仿真的整个领域。 根据用户的定义的 频率范围
9、一次的仿真的运行就可以得到散射参数辐射参数和辐射场图对于结构的定义。 3D 编辑器集成到 EMPIRE 软件中 AUTOCADTM 是一个流行的机械画图工具， 可以在 EMPIRE 环境中使用监视窗口和动画可以给出电磁波的现象并获得准确的结果。3. 基于有限元的微波 EDA 仿真软件1.Ansoft HFSSAnsoft HFSS 是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件。可分析仿真任意三维无 源结构的高频电磁场可直接得到特征阻抗传播常数 S 参数及电磁场辐射场天线方向图等结 果。该软件被广泛应用于无线和有线通信， 计算机， 卫星雷达， 半导体和微波集成电路航空 航天等领域。 Ansoft
10、 HFSS 采用自适应网格剖分 ALPS 快速扫频切向元等专利技术集成了 工业标准的建模系统。提供了功能强大使用灵活的宏语言直观的后处理器及独有的场计算 器。可计算分显示各种复杂的电磁场并利用 Optimetrics 可对任意的参数进行优化和扫描分 析。使用 Ansoft HFSS 可以计算 1 基本电磁场数值解和开边界问题近远场辐射问题， 2 端 口特征阻抗和传输常数。 3 S 参数和相应端口阻抗的归一化 S 参数。 4 结构的本征模或谐 振解。随着 EDA 技术的发展电磁仿真软件在微波产品设计中起到越来越重要的作用大幅度降低了 产品的开发周期和研制费用。 基本可以做到一次设计一次完成仿真结
11、果与实验测试结果非常 相近。但随着频率的增加和电路复杂性的增加为了获得更精确的仿真结果和提高仿真软件的 运行效率， 需要有准确的模式与之相匹配和更精确数值分析方法。 目前在我国比较流行使用 的电路仿真工具 Ailgent 公司的 ADS 和电磁场仿真工具 Ansoft 公司的 HFSS。ad float: left;margin-right: 10px;margin-left: 0px;简介：微波系统的设计越来越复杂 , 对电路的指标要求越来越高 ,电路的功能越来越多 , 电路的尺寸要求越做越小 ,而设计周期却越来越短。传统的设计方法已 经不能满足微波电路设计的需要 ,使用微波 EDA 软件工
12、具进行微波元器件与微波系统的设计已经成为微波 电路设计的必然趋势。 EDA 即 Electronic Design Automation, 电子设计自动化；目前 ,国外各种商业化的微 波 EDA 软件工具不断涌现，微波射频领域主要的 EDA 工具首推 Agilent 公司的 ADS 软件和 Ansoft 公司 的 HFSS、 Designer 软件，其次是比较小型的有 Microwave Office, Ansoft Serenade, CST, Zeland, XFDTD, Sonnet 等电路设计软件。下面将会将会简要地介绍一下各个微波 EDA 软件的功能特点和使用范围，以期 大家有个总体
13、的了解。关键字： 微波射频 仿真软件 综述 应用评析微波系统的设计越来越复杂 ,对电路的指标要求越来越高 , 电路的功能越来越多 , 电路的尺寸要求越做越 小, 而设计周期却越来越短。传统的设计方法已经不能满足微波电路设计的需要,使用微波 EDA 软件工具进行微波元器件与微波系统的设计已经成为微波电路设计的必然趋势。 EDA 即 Electronic Design Automation, 电子设计自动化； 目前 ,国外各种商业化的微波 EDA 软件工具不断涌现， 微波射频领域主要的 EDA 工具首 推 Agilent 公司的 ADS 软件和 Ansoft 公司的 HFSS、Designer 软
14、件，其次是比较小型的有 Microwave Office, Ansoft Serenade, CST, Zeland, XFDTD, Sonnet 等电路设计软件。下面将会将会简要地介绍一下各个微波 EDA 软件的功能特点和使用范围，以期大家有个总体的了解。微波 EDA 仿真软件与电磁场的数值算法密切相关，在介绍微波 EDA 软件之前先简要的介绍一下微波 电磁场理论的数值算法。所有的数值算法都是建立在 Maxwell 方程组之上的，了解 Maxwell 方程是学习电 磁场数值算法的基础；在频域，数值算法有：有限元法 ( FEM - Finite Element Method )、矩量法 ( M
15、oM -Method of Moments )，差分法 ( FDM - Finite Difference Methods )，边界元法 ( BEM - )，和传输线法 ( TLM -Transmission-Line-matrix Method ),在时域，数值算法有：时域有限差分法(FDTD -Finite DifferenceTime Domain ),和有限积分法(FIT -Finite Integration Technology )。如果想进一步了解各种数值算法 的具体实现，可以参阅以下几本书籍： Microwave Circuit Modeling Using Electroma
16、gnetic FieldSimulation, Numerical Techniques in Electromagnetics, Electromagmetic Simunation Using the FDTD Method ， Complex eletromagnetic problems and numerical Simulation Approaches 。其中，使用矩量法(MoM)的微波 EDA 软件有 ADS ,Ansoft Designer , Microwave Office, Zeland IE3D， Ansoft Esemble，Super NEC和FEKO;使用有限元法 (FEM) 的微波EDA软件有HFSS和ANSYS;使 用时域有限差分法(FDTD)的微波EDA软件有EMPIRE和XFDTD，使用有限积分法(FIT )的微波EDA 软件有 CST Mic
