ADS、HFSS、CST 优缺点和应用范围

2014-02-14 09:20:10 来源:互联网
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ADS   HFSS   CST

射频工程师初学者常会问:我应该学习那种仿真工具呢?从哪个入手更简单一点儿?我想这个不能用学习的难易程度来决定学习哪一个,而是应该根据自己的专业领域和正在研究的项目内容来决定。下面综合工程师的建议总结一下,希望对大家有所帮助。

 

一、HFSSADS比较:
1、ADS主要用来仿真电路(比如:微波射频电路、RFIC、通信电路),HFSS主要用来仿真器件(比如:滤波器、天线等等);
1、先说大的方向,如果你做电路,建议ADS。如果天线、微波无源器件等建议HFSS或CST
2、从仿真结果来看,HFSS是计算电硫场结果一般是可靠的,ADS是计算电路或者两维半电磁场可以参考。
3、从电磁场性质来看,ADS不能仿三维电磁场,适用于微波高速电路的设计,对于这种平面电路的电磁场仿真一般都是2.5维的,HFSS适用于三维电磁场分析;
4、从微波器件有源无源性来说,HFSS不能仿有源器件,但是ADS可以仿真有源器件;


二、CST 与 HFSS比较:
1、CST是基于FDID(时域有限积分法)电磁场求解算法的仿真器,适合仿真宽带频谱结果,因为只需要输入一个时域脉冲就可以覆盖宽频带。
HFSS是基于FEM(有限元法)电磁场求解算法的仿真器,适合仿真三维复杂结果,但是电长度较小。
建议是,在VHF的UWB使用CST设计优化天线,然后再到HFSS中去细化和确认。
2、从运行速度比较:CST速度要快,HFSS就差强人意了,CST资源利用要高,HFSS太耗资源了,而且HFSS有点伤硬盘,它有太多的临时文件要存到硬盘上;
3、从仿真精度比较:CST精度不如HFSS,仿真电小物体HFSS更精确,CST对电大物体较好(hfss仿辐射器比较精确,cst仿滤波器比较好);
4、从仿真宽度比较:带宽宽的话,cst比较方便。hfss仿宽带需要分段,速度相对较慢;
5、HFSS 是闭场比较准,而CST 开场比较准
6、CST的画图比ADS方便。和HFSS相比,感觉HFSS如果作天线方面的仿真还是还是比较好的。如果要结合电路进行系统仿真的话,将ADS和CST结合起来进行。


三、综合比较 


CST是基于FDID电磁场求解算法的仿真器,适合仿真宽带频谱结果,因为只需要输入一个时域脉冲就可以覆盖宽频带。

HFSS是基于FEM(有限元法)电磁场求解算法的仿真器,适合仿真三维复杂结果,但是电长度较小。

ADS内含momentum (基于第三种经典算法-矩量法),是一种对第三维度进行简化的电磁场仿真器,非常适合仿真第三维度上均匀变化的结构,例如 电路多层板,如PCB,陶瓷等电路板,常见无源电路,如滤波器等结构。仿真速度极快,同时保证和HFSS相同的精度。因此作为板级和IC级电路设计 师,ADS momentum是最好的仿真工具,其效率远炒股HFSS和CST。但是如果要仿真天线,键合线等第三维度上非均匀延展的结构,就需要全波三维求解器。

安捷伦推出了其基于有限元算法的电磁场仿真器--EMDS,并且和嵌入到ADS中,使用后感觉非常好,完全解决了业界最好的路仿真软件ADS与全波三维电磁场仿真器之间的连接。Ansoft 的HFSS已经不再是有限元的唯一选择了。

安捷伦同时也推出了基于有限时域差分法的工具AMDS,可以做天线仿真,因为听说是收购来的,所以技术也非常成熟,同时听说也能跟ADS连接,我拿了一个试用版用了一下,收购的东西果然是成熟啊,CST也不再是唯一选择。

总之,对于三维电磁场来说,没有最好的工具,只有用户根据实际需要做的东西去选择一个最合适自己的工具,那才是最好的工具。

综述:
1、混合集成电路设计,PCB板级设计,无源板级器件设计,RFIC/MMIC设计:ADS+momentum;
2、天线设计:首推 Agilent   AMDS ,CAD导入,建模很方便,CST备选;
3、微波腔体,衰减器,微波转接头,波导滤波器等设计:Agilent EMDS or HFSS,有限元法的最佳发挥场所;

永远没有最佳的三维电磁场工具,只有针对你自己的产品的最佳工具, 深刻了解工具的原理,深刻了解自己所开发产品的特性,是做好工作的第一步。

工具就象螺丝刀,十字螺丝刀跟一字螺丝刀本身没法比较,但是当你家的电器上用的是一字螺丝的时候,哪怕十字螺丝刀是用钻石做的都没用
 
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