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1、嘉兆科技CORAD微波仿真軟件介紹及算法和原理嘉兆科技微波系統(tǒng)的設(shè)計越來越復(fù)雜，對電路的指標(biāo)要求越來越高，電路的功能越來越多，電路的尺寸要求越做越小，而設(shè)計周期卻越來越短。傳統(tǒng)的設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)設(shè)計的需要，使用微波EDA軟件工具進(jìn)行微波元器件與微波系統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)成為微波電路設(shè)計的必然趨勢。1．引言微波系統(tǒng)的設(shè)計越來越復(fù)雜，對電路的指標(biāo)要求越來越高，電路的功能越來越多，電路的尺寸要求越做越小，而設(shè)計周期卻越來越短。傳統(tǒng)的設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)設(shè)計的需要，使用微波EDA軟件工具進(jìn)行微波元器件與微波系
2、統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)成為微波電路設(shè)計的必然趨勢。隨著單片集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，GaAs、硅為基礎(chǔ)的微波、毫米波單片集成電路（MIMIC）和超高速單片集成電路（VHSIC）都面臨著一個嶄新的發(fā)展階段，電路的設(shè)計與工藝研制曰益復(fù)雜化，如何進(jìn)一步提高電路性能、降低成本，縮短電路的研制周期，已經(jīng)成為電路設(shè)計的一個焦點，而EDA技術(shù)是設(shè)計的關(guān)鍵。EDA技術(shù)的范疇包括電子工程設(shè)計師進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的全過程，以及電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中期望由計算機提供的各種輔助功能。一方面EDA技術(shù)可為系統(tǒng)級、電路級和物理實現(xiàn)級三個層次上的輔助設(shè)計過
3、程，另一方面EDA技術(shù)應(yīng)包括電子線路從低頻到高頻，從線性到非線性，從模擬到數(shù)字，從分立電路到集成電路的全部設(shè)計過程[1-2]。隨著無線和有線設(shè)計向更高頻率的發(fā)展和電路復(fù)雜性的增加，對于高頻電磁場的仿真，由于忽略了高階傳播模式而引起仿真的誤差。另外，傳統(tǒng)模式等效電路分析方法的限制，與頻率相關(guān)電容、電感元件等效模型而引起的誤差。例如，在分析微帶線時，許多易于出錯的無源模式是由于微帶線或帶狀線的交叉、階梯、彎曲、開路、縫隙等等，在這種情況下是多模傳輸。為此，通常采用全波電磁仿真技術(shù)去分析電路結(jié)構(gòu)，通過電路仿真得
4、到準(zhǔn)確的非連續(xù)模式S參數(shù)。這些EDA仿真軟件與電磁場的數(shù)值解法密切相關(guān)的，不同的仿真軟件是根據(jù)不同的數(shù)值分析方法來進(jìn)行仿真的。通常，數(shù)值解法分為顯示和隱示算法，隱示算法（包括所有的頻域方法）隨著問題的增加，表現(xiàn)出強烈的非線性。顯示算法（例如FDTD、FIT方法在處理問題時表現(xiàn)出合理的存儲容量和時間。本文根據(jù)電磁仿真工具所采用的數(shù)值解法進(jìn)行分類，對常用的微波EDA仿真軟件進(jìn)行論述。2．基于矩量法仿真的微波EDA仿真軟件5/5嘉兆科技CORAD基于矩量法仿真的EDA軟件主要包括ADS（AdvancedDesi
5、gnSystem）、Sonnet電磁仿真軟件、IE3D和Microwaveoffice。2.1ADS仿真軟件AgilentADS(AdvancedDesignSystem)軟件是在HPEESOF系列EDA軟件基礎(chǔ)上發(fā)展完善起來的大型綜合設(shè)計軟件，是美國安捷倫公司開發(fā)的大型綜合設(shè)計軟件，是為系統(tǒng)和電路工程師提供的可開發(fā)各種形式的射頻設(shè)計，對于通信和航天／防御的應(yīng)用，從最簡單到最復(fù)雜，從離散射頻／微波模塊到集成MMIC。從電路元件的仿真，模式識別的提取，新的仿真技術(shù)提供了高性能的仿真特性。該軟件可以在微機上運
6、行，其前身是工作站運行的版本MDS（MicrowaveDesignSystem）。該軟件還提供了一種新的濾波器的設(shè)計引導(dǎo)，可以使用智能化的設(shè)計規(guī)范的用戶界面來分析和綜合射頻／微波回路集總元濾波器，并可提供對平面電路進(jìn)行場分析和優(yōu)化功能。它允許工程師定義頻率范圍，材料特性，參數(shù)的數(shù)量和根據(jù)用戶的需要自動產(chǎn)生關(guān)鍵的無源器件模式。該軟件范圍涵蓋了小至元器件，大到系統(tǒng)級的設(shè)計和分析。尤其是其強大的仿真設(shè)計手段可在時域或頻域內(nèi)實現(xiàn)對數(shù)字或模擬、線性或非線性電路的綜合仿真分析與優(yōu)化，并可對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行成品率分析與優(yōu)化
7、，從而大大提高了復(fù)雜電路的設(shè)計效率，使之成為設(shè)計人員的有效工具?[6-7]。2.2Sonnet仿真軟件Sonnet是一種基于矩量法的電磁仿真軟件，提供面向3D平面高頻電路設(shè)計系統(tǒng)以及在微波、毫米波領(lǐng)域和電磁兼容/電磁干擾設(shè)計的EDA工具。SonnetTM應(yīng)用于平面高頻電磁場分析，頻率從1MHz?到幾千GHz。主要的應(yīng)用有：微帶匹配網(wǎng)絡(luò)、微帶電路、微帶濾波器、帶狀線電路、帶狀線濾波器、過孔（層的連接或接地）、偶合線分析、PCB板電路分析、PCB?板干擾分析、橋式螺線電感器、平面高溫超導(dǎo)電路分析、毫米波集成電
8、路（?MMIC）?設(shè)計和分析、混合匹配的電路分析、HDI?和LTCC?轉(zhuǎn)換、單層或多層傳輸線的精確分析、多層的平面的電路分析、單層或多層的平面天線分析、平面天線陣分析、平面偶合孔的分析等。2.3IE3D仿真軟件IE3D是一個基于矩量法的電磁場仿真工具，可以解決多層介質(zhì)環(huán)境下的三維金屬結(jié)構(gòu)的電流分布問題。它利用積分的方式求解Maxwell方程組，從而解決電磁波的效應(yīng)、不連續(xù)性效應(yīng)、耦合效應(yīng)、和輻射效應(yīng)問題。仿真結(jié)果包括s、y、z
