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基于電磁場分析的仿真工具大掃描

如今，越來越多的設計軟件和設計平臺都以平面或全波電磁場分析為基礎，從而可以更直觀地顯示電場的形狀和電流的流動。 當今高頻設計和分析的計算機輔助工程軟件(CAE)可謂五花八門。幾十年前，用于時分復用的大型機上的一些工具軟件，現在已發展成為一系列完整的產品線，并且有大量的程序員從事開發工作，形成一個巨大的市場。這些產品的形式非常多樣，有用于簡單計算或濾波器分析的免費軟件，也有一些完整的設計平臺，很多程序可以在這個平臺上運行。如需獲取更有關CAE公司的更多信息，請登陸www.mwrfpdd.com，查詢射頻和微波產品目錄。 在很長一段時間內，基于SPICE的CAE軟件是很多高頻設計者的首選。盡管這些軟件現在已經被很多現代的、基于圖形界面的工具所替代，但是對于熟悉SPICE的工程師，Beige Bag公司仍然為他們提供了B2 SPICE軟件。該軟件的最新版本為5.1.2a，該版本提供了更有好的用戶界面，可以進行數模混合信號的仿真，自動把網表轉換成電路圖。并且內置虛擬儀表，如失真表、功率計和示波器，這些虛擬儀表可以使用戶得到更直觀的數據。 DesignSoft (www.tina.com)公司也提供了一套名為TINA的設計套件，該軟件功能完整并且價格合理，可以進行模擬、數字及混合信號的分析，并可以對印刷電路板的布局進行分析。 EM Wonder (www.emwonder.com)公司出品的EMtoSPICE軟件，可以使用S參數在時域和頻域進行SPICE仿真，該軟件支持Touchstone或Raw Data格式的S參數文件，并可以在較寬的頻率范圍內生成SPICE模型。 對于放大器設計，AMPSA(www.ampsa.com)推出了一套名為Mosaic的阻抗匹配軟件，該軟件可以幫助用微帶線實現高質量的匹配網絡。最新的8.8版本，可以自動地根據綜合之后的電路的電學描述，生成相應的微帶線或帶狀線網絡，并且能自動補償不連續性的影響。短路短截線可以用通孔實現，并且還可以通過命令，使布線彎曲，以節省PCB板面積。該軟件可以從Touchstone文件中導入數據，并可以導出Super-Compact或Touchstone格式的節點分析電路文件。該軟件還可以把其專有的MultiMatch格式文件轉換成Microwave Office(由Applied Wave Research公司出品)的電路腳本格式。 對于濾波器設計，Filter Solutions (www.filter-solutions.com)提供了3種版本的程序，分別是Filter Solutions、Filter Light, 和Filter Free，這三種程序都是基于PC Windows平臺的通用濾波器分析、綜合軟件，可以進行有源、無源、傳輸線、開關電容和數字濾波器的分析和綜合。其中：Filter Solutions是完整版本，Filter Light是簡化版， Filter Free是免費版。用戶可以在該公司的網站上下載上述任意一個版本，其中前兩個有20天的試用期，最后一種完全免費。 近年來，在射頻微波CAE軟件領域，電磁場分析一直非常的活躍，并且得到廣泛的認可。Sonnet公司是商用電磁場分析軟件領域的先驅，該公司的三位平面EM仿真器在性能和速度之間取得了良好的折衷。在這個領域，人們一直對2.5維和3維電磁場分析的概念有所混淆，因此Sonnet公司的網站上提供了一段視頻演示，具體描述了4種常見的電磁場分析方法，并針對每一種方法都提供了商用軟件的例子。這段精彩的視頻由Sonnet創始人兼總裁Jim Rautio解說，詳細描述了不同類型的電磁場仿真器的區別，其中包括：全三維分析工具、平面三維分析工具和平面2.5位分析工具。這段視頻還給出了由四種主要的電磁仿真工具構成的“夢之隊”成員，它們分別是：Ansoft公司的HFSS、CST公司的CST Microwave Studio、Aglient科技的Momentum、還有Sonnet公司的Sonnet軟件。這些軟件幾乎可以解決高頻電磁場分析領域的所有問題。 Sonnet公司的Jim Rautio在2005年的MTT年會暨麥克斯韋175年誕辰紀念會議上發表了一個精彩的演說，對麥克斯韋的生平和他的“四個偉大的方程式”作了一個總結。 作為三維場分析領域的領先廠商，Zeland軟件公司 (www. zeeland.com)最近宣布，該公司的旗艦產品IE3D已經被無縫地集成到AWR公司的Microwave Office設計平臺中。這樣Microwave Office的優異的電路系統級仿真可以和IE3D的電磁場分析功能結合，IE3D在后臺工作，就像Microwave Office內建的電磁仿真器一樣，非常方便。IE3D是一款全波分析的MoM(Methods of Moment瞬態方法)仿真器，可以分析各種三維物體及多層結構的電流分布情況，被廣泛應用于連接頭、封裝、低溫共燒陶瓷電路(LTCC)、貼片天線和集成電路的分析。 去年下半年，AWR公司宣布他們收購了RFIC設計軟件的專業公司APLAC，APLAC的軟件在IC工藝線上得到了廣泛應用，主要用于器件的建模。因此APLAC的軟件對AWR自身已經很強大的建模工具而言，可以說是錦上添花了。 Ansoft (www.ansoft.com)公司2006年被《Business 2.0》雜志評為“100家增長最快的高科技公司”之一。該了Nexxim 和Ansoft Designer 3.0版本(基于Red Hat Enterprise Linux Version 3 和 Sun Solaris 8 、9平臺)。Nexxim是該公司的IC設計和信號完整性分析軟件。而Ansoft Designer套件則包含該公司的高頻結構仿真主打產品——三維全波電磁場分析軟件HFSS， Ansoft Designer套件還能提供模擬、射頻和混合信號的分析和設計管理功能。 今年的早些時候，安捷倫科技的EEsof部門推出了射頻微波電路設計的新軟件——EMDS(Electromagnetic Design System)。這套經濟型的電磁仿真工具可以很方便的集成到該公司的射頻微波設計軟件平臺中。安捷倫EEsof EDA軟件部門的總經理Jim McGillivary表示：“ADS和GENESYS軟件的用戶給了我們很多良好的評價，他們對我們的技術、價格和我們把更多電磁場分析的高級功能集成到電路設計軟件的戰略都很滿意。” EMDS軟件可以進行三維電磁場分析，但是價格和電路仿真軟件相仿。EMDS可以把分析的結果可視化的輸出，可以使設計者對電路有非常直觀的理解。因此設計者可以在真正的實物電路原形制造之前，進行調整和優化。這樣可以減少設計的迭代次數，縮短產品的開發周期。 EMDS第一版已經提供了和ADS集成的聯合仿真，允許用戶把ADS中的版圖導入到EMDS中，進行三維場分析。安捷倫計劃進一步加強EMDS和ADS以及該公司的GENESYS平臺的集成度。 Vector Fields 公司(www.vectorfields.com) 出品的CONCERTO射頻微波分析設計軟件，采用兩種數值算法：時域有限差分法(FDTD)和瞬態法(MoM)。該軟件適合天線、濾波器、耦合器、微帶-波導轉換器和移相器的設計。 MathWorks (www. mathworks.com)最近推出了其RF Toolbox的第13版本，該工具運行于該公司的Matlab環境中。該工具可以擴展Malab在分析射頻微波器件方面的功能、并可以可視化顯示其結果。使用該工具，用戶可以通過網絡參數和物理特性來描述濾波器、傳輸線、放大器、混頻器等元件。該軟件還可以讀寫各種標準的微波網絡參數文件。該工具能計算串聯、并聯、級聯以及混合連接元件的微波網絡參數。可以計算級聯系統的噪聲系數、三階互調截斷點。并且支持直角坐標、極坐標和史密斯圓圖顯示。 Cadence公司(www.cadence.com)最近也推出了名為Cadence RF Design Methodology的工具軟件。該工具的目標是加速射頻收發芯片的設計，利用Cadence公司最新的智能寄身參數提取技術，把系統級設計和最終的IC實現統一起來，可以快速并且準確地進行數字、模擬和射頻整個系統的驗證。該工具可以和Matlab的Simulink工具連接，還包含一套802.11 b/g無線局域網的參考設計、全系列的射頻IP核、測試方案以及射頻設計和分析方法的培訓資料。該工具主要針對射頻IC設計，并且支持行為建模、電路仿真、版圖、寄身參數提取和后仿真、電感綜合等功能。該軟件的另一個優勢在于系統級的IC驗證，使IC設計者能利用系統級的模型和測試向量加速IC的設計。 作者：Jack Browne，《Microwave & RF》