RF设计软件和平台大扫描

今年在夏威夷檀香山举行的IEEE微波理论与技术研讨会(MTT-S)与国际微波研讨会(IMS)上到处是最新的射频元器件、材料以及创新的产品。此外，测试和测量的提升尤其引人注目。然而，展区也反映了一个增长的趋势：在微波业界软件工具日益重要。其一向被认为只有大规模设计才会使用这些工具。在过去十几年里，这些软件工具不断提升的承受能力已经与其能力相结合，共同缓解在各个设计阶段的瓶颈。所以，软件设计工具目前为大部分射频工程师所使用。软件市场已随着这一成功而蓬勃发展，为设计师提供了可供广泛选择的软件产品以及软件公司。

在高频和高速器件的三维(3D)电磁仿真领域，Ansoft公司首次披露HFSS v11 (图1)。该版本保证用户可以实现结构的无限仿真，而这先前由于规模太大而无法求解。基本上，HFSS v11将新的更高阶、层次化基本功能与迭代求解相结合。这一求解采用了更小的网格提供了高精度域，因而其对大型、多波长结构产生了更高效的解。此外，容错、高质量、有限元网格算法允许HFSS对非常复杂的模型进行仿真，其比先前的版本快2至5倍，但只用了一半的内存。软件中的其它新特点如下：增强的端口求解、Floquet端口、扩大优选的遗传算法、终端的自动分配功能以及离散和插值频率扫描的自动分布求解。该版本还提供了参数扫描、敏感度以及统计分析的分布求解。对基于EM的设计流程，Ansoft将HFSS动态连接到Ansoft的组合频域和时域电路仿真器Nexxim，以及该公司的集成电路图与设计管理前端Ansoft Designer。

另一个流行的EM仿真器保证在通用形状的3D和多层结构上求解电流分布。称为IE3D的基于全波、矩量法(MoM)的仿真器属于Zeland软件(Fremont，加利福尼亚州)公司。在三月中旬，公布了IE3D 12.12。该版本提出并实现了共轭匹配因子(CMF)。只要提供了芯片阻抗和基本配置，CMF允许设计师来判断RFID天线的品质。此外，用于实时、全波EM设计的FastEM设计包允许工程师确定平面和3D结构的参数。其可以实现对结构的高精度、高效IE3D仿真，并从仿真结果中提取FastEM信号。该信号允许用户实现实时EM调谐、优化和合成。

Zeland的IE3D版还包括了分布网络EM仿真，并对IE3D、ZDS和ZDM 12.1进行了优化。最新实现的ZDS和ZDM保证通过一个为10的因子来帮助分布式与多许可授权IE3D用户提高仿真效率。此外，IE3D版12.12极大提高了IE3D引擎的速度，甚至无需多CPU的支持。具有布尔运算基于方程的、电路图-版图编辑器允许工程师用参数对象以电路图方式创建复杂的版图。因为所有对象的尺寸都是基于方程的，用户可以在库的有限对象类型覆盖之外建立结构。IE3D 12仿真自动产生频率依赖的、集总元件、等效电路模型。

像IE3D一样，Sonnet软件公司的Sonnet套件可以在单片微波集成电路(MMIC)、射频集成电路(RF IC)、平面天线及更多设计中使用。然而，Sonnet套件开发用于平面电路和天线的高精度RF模型(S、Y、Z参数或提取SPICE模型)。该软件需要电路的物理描述，其中包含了任意版图以及金属和介质的材料特性。但是，其采用了基于麦斯韦尔方程的矩量法(MoM)EM分析，包括了所有寄生、交叉耦合、封装以及封装谐振效应。

Sonnet套件的11版在三月份公布，共同校准内部端口在电路版图内部引入了理想地校准连接。因此，模型可以连接在用户首选的频域和时域仿真器上。为了去除组内端口间的交叉耦合，共同校准端口被组合在校准组(Calibration Group)中，并且进行去埋(de-embedded)。此外，11版采用的组件包括了EM仿真中的电气或电路理论模型。该组件可以校准有关连接器件端子宽度的连接。所以，表面贴装焊盘与该组件端子宽度之间的间断在Sonnet中进行了精确表征。其还被包括在EM分析中。

称为em的Sonnet EM分析引擎目前已经提高为64-b Windows和Linux平台。所以，问题规模仅仅受到用户计算机中随机存储器(RAM)大小的限制。此外，Sonnet 套件11版提供了重新设计和重新写入安捷伦ADS的接口，被称为ebridge。其还简化了Sonnet著名的集群运算功能，该功能允许设计师采用多台计算机来求解大型EM分析。分析频率在CPU之间划分，这转为节省了非常可观的时间。这一集群计算能力可以在无需第三方软件的现有计算机网络上加以实现。

四个单独的3D EM仿真工具组成了计算机仿真科技GmbH公司的CST Studio套件：CST Microwave Studio用于高频应用，CST EM Studio用于低频和静态应用，CST Particle Studio用于带电粒子动态应用，而CST Design Studio用于综合与电路仿真。这些程序全