射频微波器件的电磁场和电路协同仿真
射频EDA仿真软件介绍
射频EDA仿真软件介绍射频EDA（Electronic Design Automation）是一种用于射频芯片设计和仿真的软件工具，它通过电磁场仿真和电路仿真等功能，可以帮助设计者优化射频电路的性能和可靠性。
本文将介绍几款常用的射频EDA仿真软件。
1. ADS（Advanced Design System）ADS是美国Keysight（前身为安捷伦科技）推出的一款强大的射频和微波电路设计和仿真工具。
它包含了多种电路仿真方法，如基于S参数的线性仿真、基于混合EM的电磁仿真和基于直接时间域的高速数字仿真等。
ADS还内置了丰富的器件模型和库，方便用户进行仿真和优化。
此外，ADS还支持与SI/PI和系统仿真软件的集成，使得整个设计流程更加高效。
2. HFSS（High Frequency Structure Simulator）HFSS是美国ANSYS公司开发的一种基于有限元分析（FiniteElement Analysis）的高性能电磁场仿真软件。
它主要用于射频和微波领域，可以模拟复杂的电磁场分布和信号传输。
HFSS具有优异的求解速度和准确度，并且支持多种仿真技术，如频域仿真、时域仿真和混合仿真等。
此外，HFSS还提供了强大的后处理功能，可以用于绘制场强分布图、辐射图和散射参数图等。
3. CST Studio SuiteCST Studio Suite是德国CST公司开发的一款电磁场仿真软件套件，广泛应用于射频、天线和微波电路的设计和仿真。
CST基于有限差分时域（FDTD）方法，具有较高的计算速度和较低的内存占用。
CST StudioSuite提供了丰富的建模功能和后处理工具，可以实现多尺度建模、参数扫描和优化等操作。
此外，CST还支持与ADS和HFSS等软件的数据交换，方便不同工具之间的协同设计和分析。
4. AWR Microwave OfficeAWR Microwave Office是美国National Instruments（前身为奇美电子）开发的一款射频和微波电路设计软件。
Genesys射频微波电路设计与仿真课程设计
Genesys射频微波电路设计与仿真课程设计一、背景随着科技的不断进步和发展，射频微波电路在通信、雷达、天文、电子等领域的应用越来越广泛。
因此，射频微波电路设计与仿真技术得到了广泛关注。
为培养更多能从事射频微波电路设计与仿真工作的专业人才，本文将介绍一门名为“Genesys射频微波电路设计与仿真”的课程设计。
二、设计目标本课程设计的目标是让学生了解射频微波电路的基本概念、设计方法和仿真工具，能够独立设计并仿真射频微波电路，具备一定的实践能力。
三、设计内容本课程设计分为两个部分：理论学习和实践项目。
1. 理论学习在理论学习部分，学生将了解射频微波电路的基本概念、设计流程和方法、以及仿真工具的使用方法。
具体内容如下：•射频微波电路基础知识：介绍射频微波电路的基本概念、分类和应用。
•设计流程和方法：介绍射频微波电路的设计流程和方法，包括需求分析、电路结构设计、元器件选型和布局布线等。
•射频微波电路设计软件：介绍目前常用的射频微波电路仿真软件，包括ADS和Genesys等。
讲解软件的使用方法及仿真流程。
2. 实践项目在实践项目部分，学生将通过具体的设计与仿真任务，检验自己的学习成果，并获得实践能力的提升。
具体内容如下：•变频放大器设计与仿真：学生需要使用Genesys进行变频放大器的设计与仿真。
在此项目中，主要涉及到的设计与仿真内容有：输入输出匹配电路设计、输出功率及效率的调整、干扰与抑制等方面。
•射频滤波器设计与仿真：学生需要使用Genesys进行射频滤波器的设计与仿真。
在此项目中，主要涉及到的设计与仿真内容有：通带、截止频率和带宽的确定、丢失耗损和插入损耗的测量等方面。
四、教学方法本课程设计采取以“实践能力”为重点的教学方法，强调学生学以致用、理论联系实践。
具体方法如下：•理论讲解：老师在讲解理论知识时，将结合实际应用，给学生更好的理解和认识。
•实验设计：老师会设计一些任务，让学生在实践中学会应用理论知识。
电磁场与电路仿真分析
电磁场与电路仿真分析一、电磁场仿真分析电磁场仿真分析是指利用计算机对物理场进行数值模拟，以便于对物理现象进行观察、预测和优化设计。
它是电磁学最常用的工具之一，广泛应用于电子、通信、医疗、航空航天和能源等领域。
电磁场仿真分析通常采用三维有限元方法、有限差分法、边界元法等。
其中，三维有限元方法是最常用的方法之一。
它可以对复杂的电磁场进行模拟，其中涉及电场、磁场和电磁波等基本物理问题。
二、电路仿真分析电路仿真分析是指利用计算机对电路进行数值模拟，以便于对电路进行观察、预测和优化设计。
它是电子学最常用的工具之一，广泛应用于电子产品的设计和制造。
电路仿真分析通常采用SPICE软件，也就是模拟电路分析程序。
它可以对电路元件进行建模，并进行模拟计算，以得出电路的各种参数。
通过仿真分析，设计者可以对电路进行快速优化，提高电路的性能、可靠性和可制造性。
三、电磁场与电路仿真分析的结合电磁场与电路仿真分析在某些领域中常常需要结合起来进行。
例如，在射频领域中，设计和测试电路需要同时考虑电路的电和磁特性以及电磁波的传播特性，这就需要进行电磁场和电路仿真的联合分析。
在进行联合分析时，需要将电磁场仿真的结果作为输入，进行电路仿真的参数选取。
在电路仿真中，需要将电路元件进行建模，并将模型参数进行计算，以得出电路的响应。
通过对电路的参数进行分析，可以得到电路的响应特性，从而对电路进行优化设计。
同时，电磁场仿真也需要考虑到电路的特性。
例如，在分析射频传输线时，需要考虑到线路的电容和电感以及信号的传播延迟等，并将这些因素纳入到电磁场仿真模型中，以便于得到更加准确的结果。
四、电磁场与电路仿真分析的应用电磁场与电路仿真分析已经广泛应用于多个领域中。
其中主要包括：1. 通信领域：电磁场与电路仿真分析在通信领域中应用广泛。
例如，在手机、移动设备和无线网络等产品的设计和测试中，都需要进行联合仿真分析，以保证产品的性能和可靠性。
2. 航空航天领域：电磁场仿真在航空航天领域中应用广泛。
电磁场与微波仿真实验教程
电磁场与微波仿真实验教程
电磁场仿真实验是电磁场理论课程中非常重要的一环，通过仿真实验可以加深学生对于电磁场及其应用的理解，并且从实际中提高了学生的动手实践能力。
本文将向大家介绍电磁场与微波仿真实验教程。
1. 实验目的
通过对电磁场仿真实验的学习，达到以下目的：
1）熟练掌握电场、磁场的分布特性；
2）掌握典型的电磁场问题的求解方法；
3）掌握微波传输理论及其在工程中的应用；
4）掌握电磁场仿真软件的使用方法。
2. 实验内容
本实验涉及到的内容主要有：
2）电容器、电感器、共振器、传输线等典型电磁场问题的求解；
3. 实验设备
本实验主要使用Ansys电磁场仿真软件。
4. 实验步骤
1）学生需要独立完成仿真实验和报告撰写工作；
2）学生需要根据课件资料学习仿真软件的基本操作，包括建立仿真模型，设定仿真参数，运行仿真程序等；
3）学生需要选择一个电磁场仿真实验题目进行仿真实验，理解仿真实验过程，并且掌握解决典型电磁场问题的方法；
4）学生需要根据学习成果，撰写实验报告，包括实验目的、实验原理、仿真结果分析等。
5. 实验注意事项
2）学生需要注意安全事项，遵守实验室规章制度；
3）学生需要独立思考和创新，加深对电磁场理论和应用的理解和掌握。
6. 实验总结
通过电磁场仿真实验的学习，使学生加深了对电磁场理论与应用的理解和掌握，并且掌握了电磁场仿真软件的使用方法。
学生通过自主选择模型，独立完成仿真实验和报告撰写工作，培养了学生的实践能力和创新思维。
微波器件的电磁仿真
微波器件的电磁仿真1. 引言微波器件的电磁仿真是一种重要的工具，能够帮助工程师和研究人员研发和设计微波器件。
电磁仿真可以帮助人们理解和预测微波器件的电磁行为，优化器件的性能，并加速设计和制造过程。
本文将探讨微波器件的电磁仿真的原理、方法和应用。
2. 微波器件的电磁仿真原理微波器件的电磁仿真基于麦克斯韦方程组和边界条件，通过数值方法求解得到器件的电磁场分布和参数。
常用的电磁仿真方法包括有限元方法（FEM）、有限差分时间域方法（FDTD）、矩量法（MoM）等。
2.1 有限元方法（FEM）有限元方法是一种广泛应用于工程领域的数值方法，也常用于微波器件的电磁仿真。
有限元方法将连续域离散化为若干个有限元，对每个有限元进行逼近，并通过求解线性方程组得到系统的解。
有限元方法可以用于求解器件的电磁场分布、耦合效应和器件的电参数等。
2.2 有限差分时间域方法（FDTD）有限差分时间域方法是一种基于时间步进的电磁仿真方法，适用于微波器件的时域仿真。
FDTD方法将空间分割为网格，通过差分方程模拟电场和磁场的时域行为。
FDTD方法可以用于求解微波器件的传输特性、频率响应和功率耗散等。
2.3 矩量法（MoM）矩量法是一种基于电磁场的积分方程的求解方法，适用于微波器件的频域仿真。
矩量法将电磁场积分方程离散化成线性方程组，并通过求解线性方程组得到系统的解。
矩量法可以用于求解微波器件的散射参数、阻抗匹配和谐振频率等。
3. 微波器件的电磁仿真方法3.1 常用电磁仿真软件目前市场上有许多专门用于微波器件电磁仿真的软件，如CST Microwave Studio、Ansys HFSS、Keysight ADS等。
这些软件都提供了强大的建模和仿真功能，可用于设计和分析微波器件的特性。
3.2 仿真模型建立在进行微波器件的电磁仿真之前，需要先建立器件的仿真模型。
模型的建立通常包括几何建模、物理属性定义和边界条件设置等步骤。
通过准确的模型建立，可以保证仿真结果的准确性。
射频和微波工程实践入门、用HFSS仿真微波传输线和元件
用HFSS仿真微波传输线和元件第一章用HFSS仿真微波传输线和元件 01.1 Ansoft HFSS概述 01.1.1 HFSS简介 01.1.2 HFSS的应用领域 (1)1.2 HFSS软件的求解原理 (1)1.3 HFSS的基本操作介绍 (3)1.3.1 HFSS的操作界面和菜单功能介绍 (3)1.3.2 HFSS仿真分析基本步骤 (4)1.3.3 HFSS的建模操作 (5)1.4 HFSS设计实例1——矩形波导的设计 (10)1.4.1 工程设置 (10)1.4.2 建立矩形波导模型 (11)1.4.3 设置边界条件 (12)1.4.4 设置激励源wave port (14)1.4.5 设置求解频率 (15)1.4.6 计算及后处理 (15)1.4.7 添加电抗膜片 (17)1.5 HFSS设计实例2——E-T型波导的设计 (23)1.5.1 初始设置 (23)1.5.2 建立三维模型 (24)1.5.3 分析设置 (27)1.5.4 保存工程 (27)1.5.5 分析 (27)1.5.6 生成报告 (28)1.6 HFSS设计实例3——H-T型波导的设计 (31)1.6.1 创建工程 (31)1.6.2 创建模型 (32)1.6.3 仿真求解设置 (36)1.6.4 比较结果 (37)1.7 HFSS设计实例4——双T型波导的设计 (39)1.7.1 初始设置 (39)1.7.2 建立三维模型 (40)1.7.3 分析设置 (43)1.7.4 保存工程 (44)1.7.5 分析 (44)1.7.6 生成报告 (45)1.8 HFSS设计实例5——魔T型波导的设计 (47)1.8.1 建立匹配膜片与金属杆 (48)1.8.2 分析设置 (48)1.9 HFSS设计实例6——圆波导的设计 (52)1.9.1 初始设置 (52)1.9.2 建立三维模型 (53)1.9.3 分析设置 (55)1.9.4 保存工程 (56)1.9.5 分析 (56)1.9.6 生成报告 (57)1.10 HFSS设计实例7——同轴线的设计 (64)1.10.1 初始设置 (64)1.10.2 建立三维模型 (65)1.10.3 分析设置 (68)1.10.4 保存工程 (69)1.10.5 分析 (69)1.10.6 生成报告 (70)1.11 HFSS设计实例8——微带线的设计 (77)1.11.1 初始设置 (77)1.11.2 建立三维模型 (78)1.11.3 建立波导端口激励 (79)1.11.4 分析设置 (80)1.11.5 保存工程 (80)1.11.6 分析 (81)1.11.7 生成报告 (82)1.11.8 产生场覆盖图 (82)1.12 HFSS设计实例9——单极子天线的设计 (85)1.12.1 创建工程 (85)1.12.2 创建模型 (85)1.12.3 设置变量 (89)1.12.4 设置模型材料和边界参数 (90)1.12.5 设置求解频率和扫描范围 (93)1.12.6 设置辐射场 (93)1.12.7 确认设置并分析 (93)1.12.8 显示结果 (94)1.13 HFSS设计实例10——方形切角圆极化贴片天线的设计 (98)1.13.1 设计原理及基本公式 (99)1.13.2 创建工程和运行环境设定 (99)1.13.3 创建模型 (99)1.13.4 求解设置 (100)1.13.5 有效性验证和仿真 (100)1.13.6 输出结果 (100)1.13.7 设置变量与参数建模 (102)1.13.8 创建参数分析并求解 (102)1.13.9 优化求解 (104)1.13.10 输出优化后的结果 (105)1.14 参考文献 (108)第一章用HFSS仿真微波传输线和元件1.1 Ansoft HFSS概述1.1.1 HFSS简介Ansoft HFSS （全称High Frequency Structure Simulator, 高频结构仿真器）是Ansoft公司推出的基于电磁场有限元方法（FEM）的分析微波工程问题的三维电磁仿真软件，可以对任意的三维模型进行全波分析求解，先进的材料类型，边界条件及求解技术，使其以无以伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网格剖分技术使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准，已经广泛地应用于航空、航天、电子、半导体、计算机、通信等多个领域，帮助工程师们高效地设计各种高频结构，包括：射频和微波部件、天线和天线阵及天线罩，高速互连结构、电真空器件，研究目标特性和系统/部件的电磁兼容/电磁干扰特性，从而降低设计成本，减少设计周期，增强竞争力。
射频与微波电路仿真实验
电子科技大学物理电子学院学院实验报告（实验）课程名称射频与微波电路仿真实验学生姓名：学号：电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告实验地点：科A-206 指导教师：朱兆君实验时间：3～10周一、实验室名称：微波、毫米波实验室二、实验项目名称：射频与微波电路仿真实验三、实验学时：32学时四、实验原理：应用微波电路仿真软件ADS(Advanced Design System)，完成给定的微波电路设计任务。
五、实验目的：掌握微波电路CAD的基本概念；了解现代微波电路CAD的基本组成；掌握ADS软件并进行微波电路的建模，仿真，优化和调试等任务。
六、实验内容：微波电路的基本概念；微波网络基本理论；ADS软件的使用方法。
上机操作：1．完成给定的微波器件设计；2．完成实验报告。
七、实验器材（设备、元器件）：台式计算机70台；ADS 2009仿真软件；U盘（学生自备）。
八、实验步骤：1．功分器的设计a.布线原理:b.优化仿真：c.仿真结果：d．版图：2．平行耦合线带通滤波器设计a.布线原理:b.优化仿真：c.仿真结果：d. 版图：九、实验数据及结果分析：【在以下的仿真曲线中要求用Marker打出f0，若有带宽要求的还需要用Marker打出f1和f2的标识。
】1.功分器的设计本实验是利用εr=4.3，厚度h=0.8mm的介质基板，设计公分比是1:1的功分器，在中心频率实现功率分配功能。
之后对电路进行了优化仿真，并生成了版图。
对结果进行分析解释：通过不断优化后设计出来的功分器，其分配损耗、隔离度和输入输出端驻波比在较宽的频带内有较好的特效。
2.平行耦合线带通滤波器的设计本实验也是利用εr=4.3，厚度h=0.8mm的介质基板来设计，电路模型和参数均参考冯新宇编写的《ADS2009射频电路与仿真》教材。
之后对电路进行了优化仿真，并生成版图。
设计出来的滤波器在一个较宽的频带范围内与指标良好吻合，但是在离中心频率很远处，仍有一比较大的起伏，略微超过了-15dB抑制。
微波与射频综合仿真-微波和射频电路设计大作业
微波和射频电路设计大作业题 目 微波与射频综合模块设计姓 名 学 号 专业班级 指导教师 分 院宁波理工学院一、实验目的1) 熟练掌握微带天线设计的基本流程，掌握矩形微带天线的设计方法。
2) LC 低通滤波器的设计方法及原理。
3) 将天线、滤波器、低噪放三个模块组合成一个模块。
二、实验仿真1. 微带天线天线模块仿真后得出的参数中可以计算需要匹配的微带线的长度。
参数大小可由1/21()22r c W f ε-+=，0.490.49d r L λλε≈=计算得出。
利用史密斯原图进行传输线匹配，从而达到比较好的仿真效果。
图1中可以发现经过圆心时驻波比保持在1左右，效果较好。
图1图2天线原理图图3没有采用单可变仿真的结果如图3所示，在2.4GHz处，S11=-28.007，效果不是很明显。
天线原理图如图2和4。
如果用单可变匹配来优化天线参数。
插入损耗小，且工作频率更加收敛于2.4GHz。
做过双可变的话，就会发现2.4GHz处匹配后的S达不11到-50dB，而是在-20dB左右，所以后来采用了单可变，并通过优化功能进行实现。
图4 天线原理图仿真结果如图5。
图5 单可变匹配结果由图可知，2.4GHz处的S11（插入损耗）为-30.298dB，匹配后效果应该理论上可以达到-50dB，所以不是十分理想的，但是工作频率却十分收敛于2.4GHz。
2.低噪声放大器低噪放位于接收机的最前端，要求其噪声越小越好。
为了抑制后面各级噪声对系统的影响，还要求有一定的增益，但为了不使后面的混频器过载，增益不适合过大。
且低噪放一般是与天线直接相连，所以要求它和天线的匹配性要好。
低噪放的原理图如图6。
图6 低噪放原理图仿真结果如图7和图8。
图7观察到最大增益为19.811dB，稳定系数为0.897，小于1，而只有系数大于1时才是稳定，所以不稳定。
使用负反馈可以让系统稳定，在源极添加小电感作为负反馈，如图1.7：图83. 滤波器滤波器采用了6阶的巴特沃斯滤波器图9。
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Designer - Planar EM
• 2.5D Full-wave MoM Technology
– – – – Layout driven EM simulations MOM solvers for Speed, Memory and Size Surface mesh for signal layers and ground cutouts Thin and thick metal solvers
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பைடு நூலகம்
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February 23, 2009 Release 15.0 Inventory #002593
ANSYS Designer
•Integrated schematic, layout and design management front-end •Simulates complex analog, RF, SI and mixed-signal designs •Dynamically links Ansys EM field solver tools with Circuit and System solvers •Enables rapid analysis, optimization and tuning of circuits or systems
射频微波器件的电磁场和电路协同仿真
罗辉 hui.luo@ ANSYS高频应用工程师
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Outlines
• ANSYS Solution Brief Introduction
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February 23, 2009 Release 15.0 Inventory #002593
ANSYS HFSS
HFSS is a high-performance full-wave electromagnetic(EM) field simulator for arbitrary 3D volumetric passive device modeling. It integrates simulation, visualization, solid modeling, and automation in an easy-to-learn environment where solutions to your 3D EM problems are quickly and accurately obtained. HFSS employs the Finite Element Method (FEM), adaptive meshing, and brilliant graphics to give you unparalleled performance and insight to all of your 3D EM problems. Ansoft HFSS can be used to calculate parameters such as S-Parameters, Resonant Frequency, and Fields. Typical uses include:
• Antennas/Mobile Communications – Patches, Dipoles, Horns, Conformal Cell Phone Antennas, Quadrafilar Helix, Specific Absorption Rate (SAR), Infinite Arrays, Radar Cross Section (RCS), Frequency Selective Surfaces (FSS) • Waveguide – Filters, Resonators, Transitions, Couplers • Filters – Cavity Filters, Microstrip, Dielectric Package Modeling – BGA, QFP, Flip-Chip • EMC/EMI – Shield Enclosures, Coupling, Near- or Far-Field Radiation • PCB Board Modeling – Power/Ground planes, Mesh Grid Grounds, Backplanes • Silicon/GaAs - Spiral Inductors, Transformers • Connectors – Coax, SFP/XFP, Backplane, Transitions
• Design Exploration
– Parametric, Optimization, Sensitivity, Statistical – Multi-Processor and Distributed solve options
• Layout for Planar EM
– Stackup based – Layout Primitives: Traces, padstacks, nets – 3D Layout Primitives:
ANSYS HFSS Introduction ANSYS Designer Introduction ANSYS Co-Simulation Solution
• Example: 16 Way Power Divider Design • Example: Antenna System Co-Simulation