CST、HFSS、ADS幾款電磁仿真軟件區(qū)別對比

2016-02-15 by:CAE仿真在線來源:HFSS電磁仿真中心

目前用的比較多的電磁仿真軟件包括CST、HFSS、ADS等,他們均為電磁仿真領(lǐng)域的軟件,但各有各的特點:

1、CST是基于FDTD(時域有限積分法)電磁場求解算法的仿真器,適合仿真寬帶頻譜結(jié)果,因為只需要輸入一個時域脈沖就可以覆蓋寬頻帶。

2、HFSS是基于FEM(有限元法)電磁場求解算法的仿真器,適合仿真三維復(fù)雜結(jié)果,但是電長度較小。

3、ADS內(nèi)含momentum (基于第三種經(jīng)典算法-矩量法),是一種對第三維度進行簡化的電磁場仿真器,非常適合仿真第三維度上均勻變化的結(jié)構(gòu),例如電路多層板,如PCB,陶瓷等電路板,常見無源電路,如濾波器等結(jié)構(gòu)。仿真速度極快,同時保證和HFSS相同的精度。因此作為板級和IC級電路設(shè)計師,ADS momentum是最好的仿真工具,其效率遠超HFSS和CST。但是如果要仿真天線,鍵合線等第三維度上非均勻延展的結(jié)構(gòu),就需要全波三維求解器。

詳細分析HFSS、ADS、CST各自優(yōu)缺點及應(yīng)用范圍,看看你到底應(yīng)該學(xué)習(xí)哪種仿真?

好多RF工程師初學(xué)者一直問:我應(yīng)該學(xué)習(xí)那種仿真工具呢?從哪個入手更簡單一點兒?

我想這個不能用學(xué)習(xí)的難易程度來決定學(xué)習(xí)哪一個,而是應(yīng)該根據(jù)自己的專業(yè)領(lǐng)域和正在研究的項目內(nèi)容來決定。

下面綜合工程師的建議總結(jié)一下,希望對大家有所幫助。

一、HFSS 與 ADS比較:

1、ADS主要用來仿真電路(比如:微波射頻電路、RFIC、通信電路),HFSS主要用來仿真器件(比如:濾波器、天線等等);

2、先說大的方向,如果你做,建議ADS。如果天線、微波無源器件等建議HFSS或CST。

3、從仿真結(jié)果來看,HFSS是計算電硫場結(jié)果一般是可靠的,ADS是計算電路或者兩維半電磁場可以參考。

4、從電磁場性質(zhì)來看,ADS不能仿三維電磁場,適用于微波高速電路的設(shè)計,對于這種平面電路的電磁場仿真一般都是2.5維的,HFSS適用于三維電磁場分析;

5、從微波器件有源無源性來說,HFSS不能仿有源器件,但是ADS可以仿真有源器件;

二、CST 與 HFSS比較:

與著名UG NX系列西門子CAE、CAD軟件一樣,CST也源自德國,CST股份公司(www.cst.com)是一家專注于三維電磁場仿真、并提供電路、熱及結(jié)構(gòu)應(yīng)力協(xié)同仿真的國際化軟件公司。CST目前是全球最大的純電磁場仿真軟件公司。提供完備的時域頻域全波算法和高頻算法,覆蓋通信、國防、電子、電氣、汽車、醫(yī)療和基礎(chǔ)科學(xué)等領(lǐng)域,典型客戶有:IBM、Intel、Cisco、Apple、 Microsoft、Boeing、Samsung、Siemens、HUAWEI、Ericsson、Airbus、NASA、Thales、Mercedes-Benz、BMW、Lenovo等。
CST公司擁有一個覆蓋30多個國家和地區(qū)的分銷網(wǎng)絡(luò)。CST在近10年間以平均每年19%的增長率得以長足發(fā)展。先后并購了德國Simlab和英國上市公司Flomerics。形成了覆蓋板級、機箱級、線纜級直至系統(tǒng)級的全線電磁兼容仿真能力。CST軟件主要應(yīng)用于電磁兼容、天線/RCS、高速互連SI、手機、核磁共振、真空管、粒子加速器、左手材料、光學(xué)以及高壓輸配電設(shè)備等。

1、CST是基于FDID(時域有限積分法)電磁場求解算法的仿真器,適合仿真寬帶頻譜結(jié)果,因為只需要輸入一個時域脈沖就可以覆蓋寬頻帶。

HFSS是基于FEM(有限元法)電磁場求解算法的仿真器,適合仿真三維復(fù)雜結(jié)果,但是電長度較小。

建議是,在VHF的UWB使用CST設(shè)計優(yōu)化天線,然后再到HFSS中去細化和確認。

2、從運行速度比較:CST速度要快,HFSS由于需要劃分網(wǎng)格,進行有限元求解比較慢;

3、從仿真精度比較:CST精度不如HFSS,仿真小物體HFSS更精確,CST對大物體較好(hfss仿輻射器比較精確,cst仿濾波器比較好);

4、從仿真寬度比較:帶寬寬的話,cst比較方便。hfss仿寬帶需要分段,速度相對較慢;

5、 HFSS 是閉場比較準,而CST 開場比較準

6、CST的畫圖方便,和HFSS相比,感覺HFSS如果作天線方面的仿真還是還是比較好的。如果要結(jié)合電路進行系統(tǒng)仿真的話,將ADS和CST結(jié)合起來進行比較好。

三、最后總結(jié)如下:

簡單歸納如下:

1、混合集成電路設(shè)計,PCB板級設(shè)計,無源板級器件設(shè)計,RFIC/MMIC設(shè)計——建議用ADS

2.、天線設(shè)計,首選HFSS,精確專業(yè)且成熟,CST也可考慮

3、微波腔體,衰減器,微波轉(zhuǎn)接頭,波導(dǎo)濾波器等設(shè)計:HFSS ,有限元法的最佳發(fā)揮場所!

4、學(xué)習(xí)先理論后操作再實踐,電磁仿真學(xué)習(xí)如果自己摸索需時較長,建議找個培訓(xùn)機構(gòu)幫助學(xué)習(xí),1周的電磁仿真培訓(xùn)勝過自己3年的摸索,還可以快速吸收別人多年的經(jīng)驗

這就是培訓(xùn)的價值所在,這方面你可以考慮我們仿真在線,其電磁仿真老師教學(xué)經(jīng)驗豐富,多來自前沿企業(yè)。

CST、HFSS、ADS這三個電磁仿真軟件,各有各的優(yōu)缺點,只有深刻了解工具的原理,深刻了解自己所開發(fā)產(chǎn)品的特性,才能做出正確的選擇!

有人說過:

【工具就象螺絲刀,十字螺絲刀跟一字螺絲刀本身沒法比較,但是當你家的電器上用的是一字螺絲的時候,哪怕十字螺絲刀是用鉆石做的都沒用】

我表示贊同。

但是,在實際工作當中,我們常常是面臨比較苦逼的囧境:

在HFSS、ADS、CST之間輪流嘗試,然后對比結(jié)果,所以最后你很可能由于工作需要,這三個軟件甚至更多的電磁仿真軟件會進入的工作范圍。

但好彩在于,他們都大同小異,都基于相同的電磁原理,只是仿真的數(shù)學(xué)方法基本理論(算法)有差異而已。

而這些算法,對你只是黑箱子,你可以不去理它。

所以,面對復(fù)雜的情況,如果修理工只帶了十字螺絲刀,那你可想見一定會在工作中常常碰壁!

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