3D电磁仿真软件如何选择

xiaoma

3D电磁仿真软件如何选择

最近很多工程师在问3D电磁仿真软件如何选择，我应该学习那种仿真工具呢？从哪个入手更简单一点儿？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。

此文写的时候，离现在可能有点久，但是分析的还是非常好，也有些许观点不同，分享给大家看看，个人觉得还是非常不错的。

有不同观点是因为ADS、HFSS和CST都有出各自的新的软件版本，在很多方面都有所提升，ADS的变化应该是最大的，加入了很多方便的元素在软件中，HFSS也早就集成到了ANSYS中，CST很多人可能稍微陌生一些。

就如我们常说的一样，软件其实就是一个工具，用熟了、习惯了就好。

一、HFSS 与 ADS比较

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，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是计算电磁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。

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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（关注 滤波器 微信公众号：Filter_CN ，助你更上一层楼）

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（关注滤波器微信公众号：Filter_CN ，助你技术更上一层楼）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。

xiaoma

综上所述：

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。

总的来说，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。