計算電磁學的方法有哪些和主流電磁仿真軟件介紹

　　計算電磁學中有眾多不同的算法，如時域有限差分法（FDTD）、時域有限積分法（FITD）、有限元法（FE）、矩量法（MoM）、邊界元法（BEM）、 譜域法（SM）、傳輸線法（TLM）、模式匹配法（MM）、橫向諧振法（TRM）、線方法（ML）和解析法等等。在頻域，數(shù)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），邊界元法（ BEM - Boundary Element Method），和傳輸線法（TLM - Transmission-Line-matrix Method）。這些方法中有解析法、半解析法和數(shù)值方法。數(shù)值方法中又分零階、一階、二階和高階方法。按照結果的準確度從高到低，分別是：高階、二階、一階和零階。依照解析程度由低到高排列，依次是：時域有限差分法（FDTD）、傳 輸線法（TLM）、時域有限積分法（FITD）、有限元法（FEM）、矩量法（MoM）、線方法（ML）、邊界元法（BEM）、譜域法（SM）、模式匹配 法（MM）、橫向諧振法（TRM）、和解析法。依照結果的準確度由高到低，分別是：解析法、半解析法、數(shù)值方法。模式匹配法（MM）是一個半解析法，倘若傳輸線的橫向模式是準確可得的話。理論上，模式可以是連續(xù)譜。但由于數(shù)值求解精度的限制，通常要求橫向模式是離散譜。這就要求橫向結構上是無耗的。更通俗地講，就是無耗波導結構。換言之，MM 最適用于波導空腔、高Q且在能量傳輸?shù)哪骋痪S上結構具有一定的均勻性。譬如，它適用于兩個圓柱腔在高度維上的耦合的分析，但不適用于兩個葫蘆間的耦合分析，因為后者沒有非常明確 的模式參與能量交換，人們只能將大量的模式一并考慮，這樣就降低了MM 的效用。有限元法（FEM）是一種一階純數(shù)值方法（若用一階元的話）。它適用于任何形狀的結構，是一個通用的方法。但事物總是一分為二的。一般來說，通用方法在特殊應用領域的效率將不如特殊方法。對于高Q空腔濾波器設計，MM就遠優(yōu)于FEM。使用矩量法（ MoM）的微波EDA軟件有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軟件有HFSS和ANSYS；使用時域有限差分法（FDTD）的微波EDA軟件有EMPIRE和XFDTD，使用有限積分法（FITD）的微波EDA軟件有CST Microwave Studio。

　　主流電磁場仿真軟件分析

　　ADS

　　ADS - Advanced Design System，是Agilent公司推出的微波電路和通信系統(tǒng)仿真軟件，是國內(nèi)各大學和研究所使用最多的軟件之一。其功能非常強大，仿真手段豐富多樣，可 實現(xiàn)包括時域和頻域、數(shù)字與模擬、線性與非線性、噪聲等多種仿真分析手段，并可對設計結果進行成品率分析與優(yōu)化，從而大大提高了復雜電路的設計效率，是非 常優(yōu)秀的微波電路、系統(tǒng)信號鏈路的設計工具。主要應用于：射頻和微波電路的設計，通信系統(tǒng)的設計，DSP設計和向量仿真