各种计算电磁学方法比较和仿真软件
电磁仿真HFSS、CST、FEKO时域频域硬件配置方案
电磁仿真(HFSS、CST、Feko)时域频域精准配置推荐2018目录1.电磁仿真计算特点与硬件配资分析2.电磁仿真计算绝配~UltraLAB工作站介绍3.电磁仿真计算硬件配置（单机与集群）推荐一．电磁仿真计算特点与硬件配置分析电磁场仿真软件广泛应用于无线和有线通信、计算机、卫星、雷达、半导体和微波集成电路、航空航天等领域，从毫米波电路、射频电路封装设计验证，到混合集成电路、PCB板、无源板级器件、RFIC/MMIC设计，天线设计，微波腔体、衰减器、微波转接头、波导录波器等设计等1.1 电磁仿真算法分类、计算特点计算电磁学（CEM）方法大致可分为2类：精确算法和高频近似方法。
（1）全波精确计算法包括差分法（FDTD，FDFD）、有限元（FEM）、矩量法（MoM）以及基于矩量法的快速算法（如快速多极子FMM和多层快速多极子MLFMA）等，其中，在解决电大目标电磁问题中最有效的方法为多层快速多极子方法。
（2）高频近似方法一般可归作2类：一类基于射线光学，包括几何光学（GO）、几何绕射理论（GTD）以及在GTD 基础上发展起来的一致性绕射理论（UTD）等；另一类基于波前光学，包括物理光学（PO）、物理绕射理论（PTD）、等效电磁流方法（MEC）以及增量长度绕射系数法（ILDC）等算法计算特点汇总如下小结：1.时域算法，属于显式算法，传统的CPU多核加速比好，核数越多计算越快，此外，并行度高，支持GPU加速计算，注意大部分求解器对GPU要求是双精度计算为主，也就是说需要用双精度性能高的GPU卡2频域算法，属于隐式算法，支持多核并行计算，但核数并行计算有限，不支持GPU计算，提升性能的手段，就是提升CPU的频率，足够大的内存，值得注意当内存非常大的时候（超过192GB），硬盘io性能非常关键1.2 对并行计算求解过程分析如何配置CPU要根据求解过程和算法特点，尤其要了解时域、频域两大算法特点紧密结合，这样才能更高效更合理，从并行求解流程图看，循环计算过程是单核和多核交叉过程上图可以看出，CPU选型非常重要，CPU睿频足够高，大幅缩短【阶段1】求解时间，和整机足够核数+高频运行，大幅缩短【阶段2】的求解器解算时间常规工作站卖家，提供的机器往往多核忽视了睿频的重要性，整个计算过程效率非常低，因此硬件配置注意：1.如果是时域算法为主，例如 FDTD、FIT求解器，由于并行度高，工作站配置尽量多核，可显著提升求解速度，同时注意阶段1睿频高的处理器更快，如果是以GPU计算为主，可以配置CPU频率高，核数少的，这样整个过程显著提升2.如果是隐式算法为主，例如 FEM，MOM求解器，由于并行度有限，一定要睿频尽可能高，同时保证足够的核数的并行，这样整个求解过程无死角瓶颈3.如果是多种算法并用，CPU要足够核数与高睿频之间选择一个兼顾的规格，三种应用（时域算法、频域算法、混合算法）都均能确保工作站硬件计算性能最大化考虑到上述计算特点，CPU的选择对整个求解过程极其重要，下面是最新上市的intel Xeon Schalable(可扩展)处理器多种规格，UltraLAB选型分析：1.3 CEM求解规模与硬件配置推荐a）基于时域算法~UltraLAB硬件配置参考（CPU类）b）基于频域算法~UltraLAB硬件配置参考c）基于超大规模时域算法求解GPU选型如果以GPU求解为为主，可选的GPU卡参考下表二．基于电磁仿真计算的UltraLAB机型介绍UltraLAB是西安坤隆计算机科技有限公司推出的定制图形工作站品牌，经过多年发展，该产品拥有傲视群雄的三大领先优势：先进计算硬件架构、完整齐全行业应用定制方案、专业硬件系统优化技术，大幅超越同类的“图形工作站”产品，我们提供基于电磁仿真计算应用最快硬件架构产品系列2.1 极速图形工作站H490介绍配置特点：（1）CPU具有超高的频率，中小规模时域与频域求解，发挥极致性能6核5.0GHz，8~10核4.8GHz，12~14核4.6GHz，16~18核4.4GHz（2）GPU 支持双GPU架构超算显著优势：和市场上单路cpu架构的工作站（单Xeon E5v4，单Xeon W-2100系列，单Xeon Schalable 系列）相比，拥有超高频率，在多核并行计算（特别是频域求解），性能出众2.2 高性能计算工作站EX620配置特点：CPU 支持双Xeon Schalable（可扩展）处理器，拥有更高频率和更低延迟，中大规模时域与频域求解，发挥极致性能提供规格：24核*4GHz/4.2GHz36核3.7GHz/3.7GHz40核3.1GHz/3.7GHz48核*3.5GHz/3.7GHz56核*3.3GHz/3.8GHzGPU 支持双GPU架构超算显著优势：和市场上常规双路cpu工作站（双Xeon E5v4，双Xeon Schalable系列）相比，拥有更高频率，多核并行计算（时域、频域算法），定位精准高效，显式计算（EX620i）、显式隐式计算通吃（EX620）2.3 超大规模仿真计算机型Alpha720配置特点：CPU 支持4颗Xeon E7v4处理器(最高到96核)，拥有更高频率和更低延迟，超大规模时域算法求解，极致性能提供规格：72核2.8GHz，96核2.7GHzGPU 支持双GPU架构超算显著优势市面上唯一的最快时域求解（CPU计算架构）工作站，极致性能还静音2.4 图灵超算工作站GX490M或GX620MGX490M配置特点：CPU 具有超高的频率，中小规模时域与频域求解，发挥极致性能提供规格：10核4.8GHz，12~14核4.6GHz，16~18核4.4GHzGPU 支持7块双槽GPU卡GX620M配置特点：CPU 支持双Xeon Schalable（可扩展）处理器，拥有更高频率和更低延迟，中大规模时域与频域求解，发挥极致性能提供规格：24核4GHz，36核3.7GHz，40核3.1GHz，48核3.5GHz，56核3.3GHzGPU 支持9块双槽GPU卡显著优势市面上唯一的基于办公环境（静音级）最强大GPU超算性能时域求解计算系统，同时兼顾频域隐式算法极致性能展现三．电磁仿真计算硬件配置（单机与集群）推荐提供单机CPU、单机GPU、集群架构的全面完整的硬件配置方案3.1基于多种算法（CPU计算）单机工作站硬件配置方案3.2基于时域求解（GPU计算架构）单机硬件配置方案3.3基于分布式集群的硬件配置方案方案2 基于CPU+GPU异构超算的分布式集群方案说明：（1）上述报价仅仅是硬件系统，还需要作业调度系统及安装调试、培训、维护费用（2）该集群中，每个计算节点比市场上低频双Xeon架构配置，性能更高，保证循环过程中，每个环节计算性能发挥到极致。
feko软件综述
feko软件综述简介Feko是一种基于有限元方法（FEM）的电磁场仿真软件，用于分析和设计各种电磁问题。
它可以模拟各种物体对电磁波的响应，包括天线、微波元件、电磁屏蔽结构等等。
Feko软件由Altair公司开发，已经成为工程师在电磁学领域中进行仿真和设计的首选工具之一。
主要特点多物理场仿真Feko软件支持多物理场同时仿真，包括电磁场、热场、声场等。
这使得工程师可以综合考虑不同物理场对电磁问题的影响，提高仿真结果的准确性。
广泛的应用领域Feko软件在多个应用领域都有广泛的应用，包括通信系统、无线电频率集成电路设计、雷达系统、天线设计、汽车电磁兼容性等。
无论是传统领域还是新兴领域，Feko软件都能够满足工程师的仿真需求。
直观的用户界面Feko软件拥有直观的用户界面，使得用户能够轻松进行仿真设置和结果分析。
用户可以通过拖拽、缩放等操作来构建模型，并可实时查看仿真结果。
同时，Feko软件还提供了丰富的可视化工具，如2D/3D图形、动画等，帮助用户更好地理解和解释仿真结果。
强大的后处理功能Feko软件具有强大的后处理功能，使得用户可以对仿真结果进行深入分析。
用户可以通过绘制图表、计算参数等方式对仿真结果进行详细的研究。
此外，Feko软件还支持与其他工具的数据交换，方便用户在不同平台间进行数据共享和处理。
优势和适用性准确性和可靠性Feko软件基于有限元方法，可以提供高精度的仿真结果。
同时，Feko软件经过了广泛的验证和验证，其准确性和可靠性得到了工程师的确认。
灵活性和可扩展性Feko软件具有灵活性和可扩展性，适用于各种不同的电磁问题。
无论是简单的天线设计还是复杂的雷达系统仿真，Feko软件都能够满足工程师的需求。
用户友好性Feko软件的用户界面简单直观，易于使用。
即使对于没有电磁仿真经验的用户，他们也可以通过简单的操作来完成仿真设置和结果分析。
兼容性Feko软件与其他常用工程软件兼容性强，可以与CAD软件、EDA软件、结构仿真软件等进行数据交换和协同工作。
计算机数学软件Maple概述
控制系统分析与设计
系统建模
Maple可用于建立控制系统的数学模型，包括传递函数、状态 空间表示和频率响应等。它支持控制系统的时域和频域分析。
稳定性分析
Maple提供了多种稳定性分析方法，如劳斯判据、奈奎斯特图和根轨 迹等。它可用于评估控制系统的稳定性，并指导控制器的设计。
控制器设计
Maple支持多种控制器设计方法，如PID控制、最优控制和鲁棒控制等。 它可以帮助工程师设计高效且稳定的控制系统，以满足不同的工程需求。
控制结构
Maple提供条件语句（如if-else）、 循环语句（如for、while）等控制结 构，用于实现复杂的逻辑功能。
函数定义与调用
用户可以自定义函数，并在程序中调 用这些函数。函数可以接受参数，并 返回计算结果。
03
Maple在数学计算中的应用
符号计算
代数运算
Maple可以进行各种代数运算，如多项式运算、因式分解、求根 等。
方面更具优势。此外，Maple的编程语言相对更简单易用。
03
与Python的比较
Python是一种通用编程语言，通过安装额外的库（如NumPy、SciPy
等）可以实现数学计算功能。然而，与Maple相比，Python在符号计
算和图形可视化方面功能相对较弱。
02
Maple基础知识
Maple的界面Maple与MATLAB之间的数据交换和算 法调用。
与其他科学计算软件的接口
如与Mathematica、SageMath等软件的互 操作性。
Maple在科研与教学中的应用案例
数学研究
用于解决复杂数学问题，如微分方程求解、符号积分等。
物理工程
在物理模拟、工程设计等领域进行数学建模和仿真。
QuickField电磁、传热和受力多物理场仿真软件
电磁、热、应力多物理场有限元分析软件QuickField 是丹麦Tera 公司的一款高效的电磁、热、应力多物理场有限元分析软件包。
Tera 公司成立于1999年，继承了原美国加利福尼亚TeraAnalysis 公司的QuickField 软件开发、经销和客户支持方面的业务活动。
公司致力于开发最新的物理场建模方法，使FEA 分析成为任何机电设计过程中最常用和便捷的一部分。
QuickField 包括一系列的分析模块，采用最新的求解方法。
具有友好的用户界面、稳定快速的求解速度和功能强大的后处理器。
是机电工程师和分析师的绝佳CAE 设计分析工具。
QuickField 的应用领域教学应用QuickField 是专业工程师、设计师和研究人员的强大辅助工具，也是高中、本科或者研究生课程的旗舰教学工具。
QuickField 能够适用于非常广泛的教学应用范围。
QuickField 具有非常友好简单的用户界面。
用户不需要专门的培训，甚至可以没有任何数学背景。
工程应用QuickField 可有效应用于众多工程项目，通常，QuickField 可用于设计电动机、涡轮发电机、致动器、传感器、扬声器、变压器、传输线、热传导系统，以及其它复杂的电子和电动设备。
QuickField 是一套完整的设计分析工具QuickField的功能模拟及分析电磁场、温度场、力场和多物理场耦合的效应。
DC magnetic 直流磁场直流磁场（静磁）模块可用于分析需要计算由外部激磁或直流电流产生，也可由永磁体产生或者是直接由边界条件设定的静磁场问题。
当交流频率低到可以用静态来考虑时，直流磁场和交流磁场相像。
但与交流磁场不同的是，直流磁场模块允许在场模式中包含任意的非线性材料和具有强磁力的永磁体。
直流磁场模块是用来设计和分析螺线管、电动机、传感器、磁屏障、永磁体、激励器、磁盘驱动器等装置的。
直流磁场模块的特征:●材料：线性或非线性磁导率●处理B-H曲线的特殊功能●具有线性或非线性退磁曲线的永磁体●超导体●并联和串联●狄氏边界条件和纽曼边界条件●对轴对称公式采用特殊的近似函数，保持旋转轴附近参数的高度准确性。
干货电磁仿真软件有哪些？软服之家电磁仿真软件专辑推荐！
干货电磁仿真软件有哪些？软服之家电磁仿真软件专辑推荐！导读：随着计算电磁学在工程应用领域影响力的不断加深，商用电磁仿真软件越来越多，操作界面也变得智能化，使得设计人员可以更加方便、直观得进行滤波器设计、天线设计、目标电磁特性分析等。
那么，电磁仿真软件有哪些？软服之家整理了电磁仿真软件专辑推荐给你！软服之家：电磁仿真软件专辑 202101.ANSYS HFSSANSYS HFSS作为任意三维结构全波电磁场仿真的标准和核签工具，也是现代电子设备中设计高频/高速电子组件的首选工具。
能够在用户最少干预的情况下，对直接关系到电子器件性能的电磁场状态进行快速精确的仿真。
针对一个部件或子系统、系统以及终端产品在电磁场中的性能及其相互影响，HFSS还可分析整个电磁场问题，包括反射损耗，衰减，辐射和耦合等。
02.FEKOFEKO是一款强大的三维全波电磁仿真软件，基于复杂的数值方法来解决复杂的电磁工程问题。
用于3D结构电磁场分析的综合电磁仿真软件工具。
为麦克斯韦方程组的解决方案提供了多种最先进的数值方法，使其能够解决各行业遇到的各种电磁问题。
03.ANSYS MaxwellANSYS Maxwell是业界领先的电磁场仿真软件，用于设计和分析电动机，执行器，传感器，变压器和其他电磁和机电设备，可以精确地表征机电元件的非线性瞬态运动及其对驱动电路和控制系统设计的影响。
利用其先进的电磁场求解器并将它们无缝连接到集成电路和系统仿真技术，还可以在硬件构建原型之前了解机电系统的性能。
04.CST STUDIO SUITECST STUDIO SUITE是一款电磁仿真软件套装，被用于设计，分析和优化EM频谱中的组件和系统。
完整技术方法意味着所有求解器都可在单个图形用户界面中使用，并且在不同求解器之间具有强大的链接。
也用于所有通用高频求解器之间的双向混合耦合的混合求解器。
且允许直接链接到其他设计和模拟工具，提高了软件的灵活性，用于建模和模拟复杂系统，提高了软件的灵活性。
电磁软件介绍及应用
电磁软件介绍及应用电磁软件是一类用于模拟和分析电磁场行为的计算机程序。
它们基于电磁理论和数值计算方法，可以对电磁场的特性进行预测、优化设计和故障诊断。
电磁软件在电力系统、通信系统、雷达、天线设计、电磁兼容性和生物电磁学等领域得到广泛应用。
电磁软件通常可以模拟电磁场的分布、电场强度、磁场强度、电磁波传播特性等，并能提供电磁场所带来的各种物理量和参数。
以下是几种常见的电磁软件及其应用：1. Maxwell（有限元解算器）：Maxwell是ANSYS公司开发的有限元求解器，广泛应用于电磁场建模和分析。
它可以用于电机、变压器、感应加热、感应炉等电磁设备的电磁场分析和设计。
通过Maxwell，可以模拟电磁场分布、磁场力、饱和效应、电磁感应和损耗等。
2. CST Studio Suite：CST Studio Suite是德国CST公司开发的全波电磁场仿真软件，主要用于天线设计、微波电路仿真、高频电磁场分析等。
它基于时域有限差分（FDTD）和时域积分方程（TDA）等数值计算方法，可以模拟电磁波传播、反射、透射、散射等现象。
3. HFSS（高频结构仿真器）：HFSS是美国ANSYS公司开发的高频电磁场仿真软件，广泛应用于微波毫米波电路和天线设计。
它基于有限元方法，可以模拟电磁场传播、天线辐射、高频电路的S参数等，对于频率范围从几百兆赫兹到几太赫兹的高频应用非常适用。
4. FEKO：FEKO是南非公司Altair Engineering开发的电磁场仿真软件，可以用于雷达和天线设计、EMC/EMI分析、电波传播和电磁散射等领域。
FEKO基于复杂射线方法（CRM）和有限元方法（FEM），可以模拟电磁波的传播、散射、辐射和耦合等现象。
5. ADS（先进设计系统）：ADS是美国Keysight Technologies公司开发的一款集成电路设计软件，包括了高频电磁场仿真功能。
它可以用于射频集成电路（RFIC）和微波集成电路（MIC）的设计和仿真，对于高频器件的电磁场分析和性能优化非常有效。
电磁学计算方法的比较
电磁学计算方法的比较摘要：介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态，对几种富有代表性的算法做了介绍，并比较了各自的优势和不足，包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。
关键词：矩量法；有限元法；时域有限差分方法；复射线方法1 引言1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。
在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。
这种方法可以得到问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。
对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。
20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。
但各种数值计算方法都有优缺点，一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决，常需要将多种方法结合起来，互相取长补短，因此混和方法日益受到人们的重视。
本文综述了国内外计算电磁学的发展状况，对常用的电磁计算方法做了分类。
2 电磁场数值方法的分类电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。
频域技术主要有矩量法、有限差分方法等，频域技术发展得比较早，也比较成熟。
时域法主要有时域差分技术。
时域法的引入是基于计算效率的考虑，某些问题在时域中讨论起来计算量要小。
例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时，频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算，然后做傅里叶反变换才能求得解答，计算精度受到采样点的影响。
若有非线性部分随时间变化，采用时域法更加直接。
另外还有一些高频方法，如GTD，UTD 和射线理论。
从求解方程的形式看，可以分为积分方程法（IE）和微分方程法（DE）。
常用数值计算方法及仿真软件简介a
1.1.1 常用数值计算方法自1864年麦克斯韦建立电磁场基本方程以来，电磁波理论与应用的发展已经过了100多年的历史。
对电磁分布边值问题的求解从图解、模拟、解析到目前所采用的数值计算方法，经历了四个过程。
解析方法只能解决一些经典问题，具体到复杂的实际环境，往往需要通过数值解得到具体环境中的电磁波特性。
随着高速和大容量计算机技术的飞速发展，电磁数值计算已经发展成为一门新兴的重要学科，已提出多种实用有效的求解麦克斯韦方程的数值方法，主要有矩量法（MOM）、有限元法（FEM）、有限积分法（FIT）、和时域有限差分法（FDTD）等。
基于这些数值计算方法开发出了许多优秀的电磁仿真软件。
一个好的数值算法可以很接近地模拟出微波器件的特性，这对于工程设计和研究而言，可以避免很多次的“cut-and-try”（试凑），节省时间从而提高了效率。
求解电磁问题的最终要求就是获得满足实际条件的Maxwell方程的解，借助于计算数学中的数值算法能够得到大多数电磁问题的近似解。
数值算法的基本思想就是把连续变量函数离散化，把微分方程化为差分方程；把积分方程化为有限和的形式，从而建立起收敛的代数方程组，然后利用计算机技术进行求解。
目前常见的几种数值分析方法如表错误!文档中没有指定样式的文字。
-1 电磁数值算法分类所示。
针对本论文所应用到的方法，下面简要叙述常用的几种数值方法及相应的商业软件。
1.1.1.1 有限元法基于有限元方法(FEM)计算电磁问题，其基本构想是将由偏微分方程表征的连续函数所在的封闭场域划分成有限个小区域，每个小区域用一个选定的近似函数来代替，于是整个场域上的函数被离散化，由此获得一组近似的代数方程，并联立求解，以获得该场域中函数的近似数值。
广义的来说，三维麦克斯韦方程是三维电磁问题的三维支配方程，但是，一般情况下为了方便求解和建模，大多选取由麦克斯韦方程组的前两个旋度方程导出的电场强度满足矢量亥姆赫兹方程作为支配方程。
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各种计算电磁学方法比较和仿真软件各种计算电磁学方法比较和仿真软件微波EDA 仿真软件与电磁场的数值算法密切相关，在介绍微波EDA 软件之前先简要的介绍一下微波电磁场理论的数值算法。
所有的数值算法都是建立在Maxwell 方程组之上的，了解Maxwell 方程是学习电磁场数值算法的基础。
计算电磁学中有众多不同的算法，如时域有限差分法（FDTD ）、时域有限积分法（FITD ）、有限元法（FE）、矩量法（MoM ）、边界元法（BEM ）、谱域法（SM）、传输线法（TLM ）、模式匹配法（MM ）、横向谐振法（TRM ）、线方法（ML ）和解析法等等。
在频域，数值算法有：有限元法（ FEM -- Finite Element Method）、矩量法（MoM -- Method ofMoments ），差分法（ FDM -- Finite Difference Methods ），边界元法（ BEM --Boundary Element Method ），和传输线法（ TLM -Transmission-Line-matrix Method ）。
在时域，数值算法有：时域有限差分法（ FDTD - Finite Difference TimeDomain ），和有限积分法（ FIT - Finite Integration Technology ）。
这些方法中有解析法、半解析法和数值方法。
数值方法中又分零阶、一阶、二阶和高阶方法。
依照解析程度由低到高排列，依次是：时域有限差分法（FDTD ）、传输线法（TLM ）、时域有限积分法（FITD ）、有限元法（FEM ）、矩量法（MoM ）、线方法（ML ）、边界元法（BEM ）、谱域法（SM ）、模式匹配法（MM ）、横向谐振法（TRM ）、和解析法。
依照结果的准确度由高到低，分别是：解析法、半解析法、数值方法。
在数值方法中，按照结果的准确度有高到低，分别是：高阶、二阶、一阶和零阶。
时域有限差分法（FDTD ）、时域有限积分法（FITD ）、有限元法（FEM ）、矩量法（MoM ）、传输线法（TLM ）、线方法（ML ）是纯粹的数值方法；边界元法（BEM ）、谱域法（SM ）、模式匹配法（MM ）、横向谐振法（TRM、则均具有较高的分辨率。
模式匹配法（MM ）是一个半解析法，倘若传输线的横向模式是准确可得的话。
理论上，模式可以是连续谱。
但由于数值求解精度的限制，通常要求横向模式是离散谱。
这就要求横向结构上是无耗的。
更通俗地讲，就是无耗波导结构。
换言之，MM 最适用于波导空腔、高Q 且在能量传输的某一维上结构具有一定的均匀性。
譬如，它适用于两个圆柱腔在高度维上的耦合的分析，但不适用于两个葫芦间的耦合分析，因为后者没有非常明确的模式参与能量交换，人们只能将大量的模式一并考虑，这样就降低了MM的效用。
有限元法（FEM、是一种一阶纯数值方法（若用一阶元的话）。
它适用于任何形状的结构，是一个通用的方法。
但事物总是一分为二的。
一般来说，通用方法在特殊应用领域的效率将不如特殊方法。
对于高Q 空腔滤波器设计，MM 就远优于FEM。
如果想进一步了解各种数值算法的具体实现，可以参阅以下几本书籍：① Microwave Circuit Modeling Using Electromagnetic Field Simulation, ② Numerical Techniques in Electromagnetics, ③Electromagmetic Simunation Using the FDTD Method ，④ Complex eletromagnetic problems and numerical Simulation Approaches。
其中，使用矩量法( MoM ) 的微波EDA 软件有ADS ，Sonnet，Ansys Designer ，Microwave Office, ZelandIE3D , Ansys Esemble, Super NEC, FEKO , EastWave及COMSOL ；使用有限元法( FEM ) 的微波EDA 软件有HFSS 和ANSYS ；使用时域有限差分法( FDTD ) 的微波EDA 软件有EMPIRE 和XFDTD ,使用有限积分法( FITD ) 的微波EDA 软件有CST Microwave Studio 。
主流电磁场仿真软件介绍ADS ADS - Advanced Design System ,是Agilent 公司推出的微波电路和通信系统仿真软件, 是国内各大学和研究所使用最多的软件之一。
其功能非常强大,仿真手段丰富多样,可实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种仿真分析手段,并可对设计结果进行成品率分析与优化,从而大大提高了复杂电路的设计效率,是非常优秀的微波电路、系统信号链路的设计工具。
主要应用于：射频和微波电路的设计, 通信系统的设计, DSP 设计和向量仿真。
Ansys Designer 是Ansys 公司推出的微波电路和通信系统仿真软件；它采用了最新的窗口技术,是第一个将高频电路系统,版图和电磁场仿真工具无缝地集成到同一个环境的设计工具，这种集成不是简单和接口集成, 其关键是Ansys Designer 独有的" 按需求解" 的技术,它使你能够根据需要选择求解器,从而实现对设计过程的完全控制。
Ansys Designer 实现了“所见即所得”的自动化版图功能，版图与原理图自动同步，大大提高了版图设计效率。
同时,Ansys还能方便地与其它设计软件集成到一起，并可以和测试仪器连接，完成各种设计任务，如频率合成器，锁相环，通信系统，雷达系统以及放大器，混频器，滤波器，移相器，功率分配器，合成器和微带天线等。
主要应用于：射频和微波电路的设计，通信系统的设计，电路板和模块设计，部件设计。
Ansys HFSS 是Ansys 公司推出的三维电磁仿真软件；是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的电子设计工业标准。
HFSS 提供了一简洁直观的用户设计接口、精确自适应的场解器、拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器，能计算任意形状三维无源结构的S 参数和全波电磁场。
HFSS 软件拥有强大的天线设计功能，它可以计算天线参量，如增益、方向性、远场方向图剖面、远场3D 图和3dB 带宽；绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig 第三定义场分量和轴比。
使用HFSS，可以计算：① 基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题；②端口特征阻抗和传输常数；③ S参数和相应埠阻抗的归一化S参数；④ 结构的本征模或谐振解。
而且，由Ansys HFSS 和Ansys Designer 构成的Ansys 高频解决方案，是目前唯一以物理原型为基础的高频设计解决方案，提供了从系统到电路直至部件级的快速而精确的设计手段，覆盖了高频设计的所有环节。
Microwave Office 是AWR 公司推出的微波EDA 软件，为微波平面电路设计提供了最完整, 最快速和最精确的解答。
它是通过两个仿真器来对微波平面电路进行模拟和仿真的。
对于由集总组件构成的电路，用电路的方法来处理较为简便；该软件设有"VoltaireXL"的仿真器来处理集总组件构成的微波平面电路问题。
而对于由具体的微带几何图形构成的分布参数微波平面电路则采用场的方法较为有效；该软件采用的是"EMSight" 的仿真器来处理任何多层平面结构的三维电磁场的问题。
"VoltaireXL" 仿真器内设一个组件库，在建立电路模型时，可以调出微波电路所用的组件，其中无源器件有电感、电阻、电容、谐振电路、微带线、带状线、同轴线等等，非线性器件有双极晶体管，场效应晶体管，二极管等等。
"EMSight" 仿真器是一个三维电磁场模拟程序包，可用于平面高频电路和天线结构的分析。
特点是把修正谱域矩量法与直观的窗口图形用户接口(GUI )技术结合起来，使得计算速度加快许多。
MWO 可以分析射频集成电路(RFIC )、微波单片集成电路(MMIC )、微带贴片天线和高速印制电路(PCB )等电路的电气特性。
XFDTD 是Remcom 公司推出的基于时域有限差分法(FDTD )的三维全波电磁场仿真软件。
XFDTD 用户接口友好、计算准确；但XFDTD 本身没有优化功能，须通过第三方软件Engineous 完成优化。
该软件最早用于仿真蜂窝电话，长于手机天线和SAR 计算。
现在广泛用于无线、微波电路、雷达散射计算，化学、光学、陆基警戒雷达和生物组织仿真。
Zeland IE3DIE3D 是一个基于矩量法的电磁场仿真工具，可以解决多层介质环境下的三维金属结构的电流分布问题。
IE3D 可分为MGRID 、MODUA 和PATTERNVIEW 三部分；MGRID 为IE3D 的前处理套件，功能有建立电路结构、设定基板与金属材料的参数和设定模拟仿真参数；MOODUA 是IE3D 的核心执行套件，可执行电磁场的模拟仿真计算、性能参数 (Smith 园图，S参数等)计算和执行参数优化计算；PATTERNVIEW 是IE3D 的后处理套件，可以将仿真计算结果，电磁场的分布以等高线或向量场的形式显示出来。
IE3D 仿真结果包括S、Y、Z 参数，VWSR ，RLC 等效电路，电流分布，近场分布和辐射方向图，方向性，效率和RCS 等；应用范围主要是在微波射频电路、多层印刷电路板、平面微带天线设计的分析与设计。
CST MICROWA VE STUDIO 是德国CST(Computer Simulation Technology )公司推出的高频三维电磁场仿真软件。
广泛应用于移动通信、无线通信(蓝牙系统) 、信号集成和电磁兼容等领域。
MICROWAVE STUDIO 使用简洁，能为用户的高频设计提供直观的电磁特性。
MICROWA VE STUDIO 除了主要的时域求解器模块外，还为某些特殊应用提供本征模及频域求解器模块。
CAD 文件的导入功能及SPICE 参量的提取增强了设计的可能性并缩短了设计时间。
另外，由于MICROWA VE STUDIO 的开放性体系结构能为其它仿真软件提供链接，使MICROWA VE STUDIO 与其它设计环境相集成。
Sonnet 是一种基于矩量法的电磁仿真软件，提供面向3D 平面高频电路设计系统以及在微波、毫米波领域和电磁兼容/电磁干扰设计的EDA 工具。
SonnetTM 应用于平面高频电磁场分析，频率从1MHz 到几千GHz 。