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计算电磁学各种方法比较和电磁仿真软件推荐 计算电磁学中有众多不同的算法，如时域有限差分法（FDTD）、时域有限积分法（FITD）、有限元法（FE）、矩量法（MoM）、边界元法（BEM）、 谱域法（SM）、传输线法（TLM）、模式匹配法（MM）、横向谐振法（TRM）、线方法（ML）和解析法等等。 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 - Boundary Element Method），和传输线法(TLM - Transmission-Line-matrix Method）。 这些方法中有解析法、半解析法和数值方法。数值方法中又分零阶、一阶、二阶和高阶方法。按照结果的准确度从高到低，分别是：高阶、二阶、一阶和零阶。 依照解析程度由低到高排列，依次是：时域有限差分法（FDTD）、传 输线法（TLM）、时域有限积分法（FITD）、有限元法（FEM）、矩量法（MoM）、线方法（ML）、边界元法（BEM）、谱域法（SM）、模式匹配 法（MM）、横向谐振法（TRM）、和解析法。 依照结果的准确度由高到低，分别是：解析法、半解析法、数值方法。 模式匹配法（MM）是一个半解析法，倘若传输线的横向模式是准确可得的话。理论上，模式可以是连续谱。但由于数值求解精度的限制，通常要求横向模式是离散谱。这就要求横向结构上是无耗的。更通俗地讲，就是无耗波导结构。换言之，MM 最适用于波导空腔、高Q且在能量传输的某一维上结构具有一定的均匀性。譬如，它适用于两个圆柱腔在高度维上的耦合的分析，但不适用于两个葫芦间的耦合分析，因为后者没有非常明确 的模式参与能量交换，人们只能将大量的模式一并考虑，这样就降低了MM 的效用。 有限元法（FEM）是一种一阶纯数值方法（若用一阶元的话）。它适用于任何形状的结构，是一个通用的方法。但事物总是一分为二的。一般来说，通用方法在特殊应用领域的效率将不如特殊方法。对于高Q空腔滤波器设计，MM就远优于FEM。 使用矩量法( MoM）的微波EDA软件有ADS，Sonnet，ANSYS Designer，Microwave Office, Zeland IE3D，ANSYS 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(FITD）的微波EDA软件有CST Microwave Studio。 主流电磁场仿真软件分析 ADS 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。 ANSYS Designer ANSYS公司推出的微波电路和通信系统仿真软件；它采用了最新的窗口技术，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接口集成，其关键是ANSYS 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。 ANSYS 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，Ansys还能方便地与其它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。 ANSYS HFSS ANSYS公司推出的三维电磁仿真软件；是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的电子设计工业标准。HFSS提供了一简洁直观的用户设计接口、精确自适应的场解器、拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器，能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场。HFSS软件拥有强大的天线设计功能，它可以计算天线参量，如增益、方向性、远场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴比。使用HFSS，可以计算： ①基