基于矩量法MOM仿真的微波EDA仿真软件

矩量法将连续方程离散化为代数方程组,既适用于求解微分方程,又适用于求解积分方程。他的求解过程简单,求解步骤统一,应用起来比较方便。然而需要一定的数学技巧,如离散化的程度、基函数与权函数的选取,矩阵求解过程等。另外必须指出的是,矩量法可以达到所需要的精确度,解析部分简单,可计算量很大,即使用高速大容量计算机,计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用,已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。

基于矩量法仿真的EDA软件主要包括ADS(Advanced Design System)、Sonnet电磁仿真软件、Zeland IE3D、Microwave office、Ansoft Designer和FEKO等。

1 ADS仿真软件

Agilent ADS(Advanced Design 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,是为系统和电路工程师提供的可开发各种形式的射频设计,对于通信和航天/防御的应用,从最简单到最复杂,从离散射频/微波模块到集成MMIC。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。该软件还提供了一种新的滤波器的设计引导,可以使用智能化的设计规范的用户界面来分析和综合射频/微波回路集总元滤波器,并可提供对平面电路进行场分析和优化功能。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。现在最新的版本是ADS2006B。

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、HDI 和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。现在最新的版本是Sonnet Suite pro 9.5.2。

3 Zeland 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。

IE3D可能是最好的商业MoM套件。MoM原理相对简单,且计算速度极快。IE3D比较适合2.5维情形,例如算算PCB或者微带天线比较合适,算复杂3D结构力不从心。但是,手机PIFA的计算就比较适合用IE3D。不是用于做天线项目仿真,而是用于研究天线的基本特征,天线和PCB如何相互耦合、PCB上激发的表面电流走向等原型阶段的预研。软件最新版本为Zeland IE3D10.0。

4 Microwave Office 软件介绍

"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"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。"EMSight"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。软件最新版本为Microwave Office2006。

5 Ansys公司的FEKO 软件介绍

FEKO 是针对天线设计、天线布局与电磁兼容性分析而开发的专业电磁场分析软件,它基于矩量法(MoM:Method of Moment),拥有高效的多层快速多极子法,并将矩量法与高频分析方法(物理光学PO:Physical Optics,一致性绕射理论UTD:Uniform Theory of Diffraction)完美结合,从而非常适合于分析天线设计中的各类电磁场分析问题:对于电小结构的天线,FEKO中可以采用完全的矩量法进行分析;对于具有电小与电大尺寸混合结构的天线,FEKO中既可以采用多层快速多极子法,又可以采用混合方法:用矩量法分析电小结构部分,而用高频方法分析电大结构部分。而且,FEKO支持天线工程中的各种激励方式,输出天线的各种电性能参数。它可以计算非常复杂的3D结构和环境,擅长电大尺寸,常被用做飞机电磁性能的建模和仿真。软件最新版本为FEKO 5.2。

6 Ansoft Designer

Designer是Ansoft公司推出的微波电路和通信系统仿真软件;它是第一个将高频电路系统,版图和电磁场仿真工具无缝地集成到同一个环境的设计工具,这种集成不是简单和界面集成,其关键是Ansoft Designer独有的"按需求解"的技术,它使你能够根据需要选择求解器,从而实现对设计过程的完全控制。Ansoft Designer实现了“所见即所得”的自动化版图功能,版图与原理图自动同步,大大提高了版图设计效率。同时,Ansoft还能方便地与其他设计软件集成到一起,并可以和测试仪器连接,完成各种设计任务,如频率合成器,锁相环,通信系统,雷达系统以及放大器,混频器,滤波器,移相器,功率分配器,合成器和微带天线等。主要应用于:射频和微波电路的设计,通信系统的设计,电路板和模块设计,部件设计。现在最新的版本是Ansoft Designer 3.0。

7 SuperNEC

采用MoM法,要使用MatLab平台。这个会限制它的计算速度,因为MatLab是行解释型的,代码不编译。

粽子糖果 发表于11-11 13:56 浏览65221次
分享到:

已有0条评论

暂时还没有回复哟,快来抢沙发吧

添加一条新评论

只有登录用户才能评论,请先登录注册哦!

话题作者

粽子糖果
粽子糖果(总统)
金币:41623个|学分:51975个
立即注册
畅学电子网,带你进入电子开发学习世界
专业电子工程技术学习交流社区,加入畅学一起充电加油吧!

x

畅学电子网订阅号