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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(shè)計(jì)軟件和設(shè)計(jì)平臺(tái)都以平面或全波電磁場分析為基礎(chǔ)，從而可以更直觀地顯示電場的形狀和電流的流動(dòng)。 當(dāng)今高頻設(shè)計(jì)和分析的計(jì)算機(jī)輔助工程軟件(CAE)可謂五花八門。幾十年前，用于時(shí)分復(fù)用的大型機(jī)上的一些工具軟件，現(xiàn)在已發(fā)展成為一系列完整的產(chǎn)品線，并且有大量的程序員從事開發(fā)工作，形成一個(gè)巨大的市場。這些產(chǎn)品的形式非常多樣，有用于簡單計(jì)算或濾波器分析的免費(fèi)軟件，也有一些完整的設(shè)計(jì)平臺(tái)，很多程序可以在這個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行。如需獲取更有關(guān)CAE公司的更多信息，請登陸www.mwrfpdd.com，查詢射頻和微波產(chǎn)品目錄。 在很長一段時(shí)間內(nèi)，基于SPICE的CAE軟件是很多高頻設(shè)計(jì)者的首選。盡管這些軟件現(xiàn)在已經(jīng)被很多現(xiàn)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(jìn)行數(shù)模混合信號(hào)的仿真，自動(dòng)把網(wǎng)表轉(zhuǎn)換成電路圖。并且內(nèi)置虛擬儀表，如失真表、功率計(jì)和示波器，這些虛擬儀表可以使用戶得到更直觀的數(shù)據(jù)。 DesignSoft (www.tina.com)公司也提供了一套名為TINA的設(shè)計(jì)套件，該軟件功能完整并且價(jià)格合理，可以進(jìn)行模擬、數(shù)字及混合信號(hào)的分析，并可以對印刷電路板的布局進(jìn)行分析。 EM Wonder (www.emwonder.com)公司出品的EMtoSPICE軟件，可以使用S參數(shù)在時(shí)域和頻域進(jìn)行SPICE仿真，該軟件支持Touchstone或Raw Data格式的S參數(shù)文件，并可以在較寬的頻率范圍內(nèi)生成SPICE模型。 對于放大器設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的匹配網(wǎng)絡(luò)。最新的8.8版本，可以自動(dòng)地根據(jù)綜合之后的電路的電學(xué)描述，生成相應(yīng)的微帶線或帶狀線網(wǎng)絡(luò)，并且能自動(dòng)補(bǔ)償不連續(xù)性的影響。短路短截線可以用通孔實(shí)現(xiàn)，并且還可以通過命令，使布線彎曲，以節(jié)省PCB板面積。該軟件可以從Touchstone文件中導(dǎo)入數(shù)據(jù)，并可以導(dǎo)出Super-Compact或Touchstone格式的節(jié)點(diǎn)分析電路文件。該軟件還可以把其專有的MultiMatch格式文件轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)，F(xiàn)ilter 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(tái)的通用濾波器分析、綜合軟件，可以進(jìn)行有源、無源、傳輸線、開關(guān)電容和數(shù)字濾波器的分析和綜合。其中：Filter Solutions是完整版本，F(xiàn)ilter Light是簡化版， Filter Free是免費(fèi)版。用戶可以在該公司的網(wǎng)站上下載上述任意一個(gè)版本，其中前兩個(gè)有20天的試用期，最后一種完全免費(fèi)。 近年來，在射頻微波CAE軟件領(lǐng)域，電磁場分析一直非常的活躍，并且得到廣泛的認(rèn)可。Sonnet公司是商用電磁場分析軟件領(lǐng)域的先驅(qū)，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(gè)領(lǐng)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(wǎng)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(chuàng)始人兼總裁Jim Rautio解說，詳細(xì)描述了不同類型的電磁場仿真器的區(qū)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(gòu)成的“夢之隊(duì)”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(lǐng)域的所有問題。 Sonnet公司的Jim Rautio在2005年的MTT年會(huì)暨麥克斯韋175年誕辰紀(jì)念會(huì)議上發(fā)表了一個(gè)精彩的演說，對麥克斯韋的生平和他的“四個(gè)偉大的方程式”作了一個(gè)總結(jié)。 作為三維場分析領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商，Zeland軟件公司 (www. zeeland.com)最近宣布，該公司的旗艦產(chǎn)品IE3D已經(jīng)被無縫地集成到AWR公司的Microwave Office設(shè)計(jì)平臺(tái)中。這樣Microwave Office的優(yōu)異的電路系統(tǒng)級(jí)仿真可以和IE3D的電磁場分析功能結(jié)合，IE3D在后臺(tái)工作，就像Microwave Office內(nèi)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(tài)方法)仿真器，可以分析各種三維物體及多層結(jié)構(gòu)的電流分布情況，被廣泛應(yīng)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(shè)計(jì)軟件的專業(yè)公司APLAC，APLAC的軟件在IC工藝線上得到了廣泛應(yīng)用，主要用于器件的建模。因此APLAC的軟件對AWR自身已經(jīng)很強(qiáng)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(tái))。Nexxim是該公司的IC設(shè)計(jì)和信號(hào)完整性分析軟件。而Ansoft Designer套件則包含該公司的高頻結(jié)構(gòu)仿真主打產(chǎn)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(hào)的分析和設(shè)計(jì)管理功能。 今年的早些時(shí)候，安捷倫科技的EEsof部門推出了射頻微波電路設(shè)計(jì)的新軟件——EMDS(Electromagnetic Design System)。這套經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)軟件平臺(tái)中。安捷倫EEsof EDA軟件部門的總經(jīng)理Jim McGillivary表示：“ADS和GENESYS軟件的用戶給了我們很多良好的評價(jià)，他們對我們的技術(shù)、價(jià)格和我們把更多電磁場分析的高級(jí)功能集成到電路設(shè)計(jì)軟件的戰(zhàn)略都很滿意。” EMDS軟件可以進(jìn)行三維電磁場分析，但是價(jià)格和電路仿真軟件相仿。EMDS可以把分析的結(jié)果可視化的輸出，可以使設(shè)計(jì)者對電路有非常直觀的理解。因此設(shè)計(jì)者可以在真正的實(shí)物電路原形制造之前，進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。這樣可以減少設(shè)計(jì)的迭代次數(shù)，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。 EMDS第一版已經(jīng)提供了和ADS集成的聯(lián)合仿真，允許用戶把ADS中的版圖導(dǎo)入到EMDS中，進(jìn)行三維場分析。安捷倫計(jì)劃進(jìn)一步加強(qiáng)EMDS和ADS以及該公司的GENESYS平臺(tái)的集成度。 Vector Fields 公司(www.vectorfields.com) 出品的CONCERTO射頻微波分析設(shè)計(jì)軟件，采用兩種數(shù)值算法：時(shí)域有限差分法(FDTD)和瞬態(tài)法(MoM)。該軟件適合天線、濾波器、耦合器、微帶-波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器和移相器的設(shè)計(jì)。 MathWorks (www. mathworks.com)最近推出了其RF Toolbox的第13版本，該工具運(yùn)行于該公司的Matlab環(huán)境中。該工具可以擴(kuò)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(jié)果。使用該工具，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)參數(shù)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(biāo)準(zhǔn)的微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)文件。該工具能計(jì)算串聯(lián)、并聯(lián)、級(jí)聯(lián)以及混合連接元件的微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。可以計(jì)算級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)、三階互調(diào)截?cái)帱c(diǎn)。并且支持直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)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(biāo)是加速射頻收發(fā)芯片的設(shè)計(jì)，利用Cadence公司最新的智能寄身參數(shù)提取技術(shù)，把系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和最終的IC實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一起來，可以快速并且準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)字、模擬和射頻整個(gè)系統(tǒng)的驗(yàn)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(wǎng)的參考設(shè)計(jì)、全系列的射頻IP核、測試方案以及射頻設(shè)計(jì)和分析方法的培訓(xùn)資料。該工具主要針對射頻IC設(shè)計(jì)，并且支持行為建模、電路仿真、版圖、寄身參數(shù)提取和后仿真、電感綜合等功能。該軟件的另一個(gè)優(yōu)勢在于系統(tǒng)級(jí)的IC驗(yàn)證，使IC設(shè)計(jì)者能利用系統(tǒng)級(jí)的模型和測試向量加速IC的設(shè)計(jì)。 作者：Jack Browne，《Microwave & RF》