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( MoM -- 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( FDT
D – Finite Difference Time Domain ),和有限积分法( FIT – Finite Integrati
on 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:① Microwave Circuit Modeling Using Electromagnetic Field Simulation, ②
Numerical Techniques in Electromagnetics, ③ Electromagmetic Simunation Usi
ng the FDTD Method,④ Complex eletromagnetic problems and numerical Simulat
ion 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 EMPI
RE 和 XFDTD,使用有限积分法( FIT )的微波 EDA 软件有 CST Microwave Studio和 CST
M
afia。
下面来介绍较流行几种的微波 EDA 软件的功能和应用。
ADS – Advanced Design System,是 Agilent 公司推出的微波电路和通信系统仿真
软件,是国内各大学和研究所使用最多的软件之一。其功能非常强大,仿真手段丰富多
样,可实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种仿真分析手段,
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,是非常
优秀的微波电路、系统信号链路的设计工具。主要应用于:射频和微波电路的设计,通
信系统的设计,DSP 设计和向量仿真。现在最新的版本是 ADS2005A。
Ansoft Designer,是 Ansoft 公司推出的微波电路和通信系统仿真软件;它采用了最
新的视窗技术,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