3D EM仿真软件缓解设计挑战

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3D EM仿真软件缓解设计挑战 [复制链接]

在微波设计领域，软件工具的重要性日益俱增。不仅大部分射频工程师都在使用软件设计工具，而且这些软件工具的能力也在不断提升，可共同缓解各个设计阶段存在的问题和挑战。 在高频和高速器件的三维(3D)电磁仿真领域，Ansoft公司的HFSS v11可保证用户实现结构的无限仿真。事实上，HFSS v11结合了新的更高阶、层次化基本功能与迭代求解器。这种求解器利用更小的网格提供更高的精度，因而可获得针对大型、多波长结构的更高效的解决方案。在基于EM的设计流程中，HFSS可动态链接到Ansoft的用于射频、模拟和混合信号电路设计的新一代仿真器Nexxim，以及射频数模混合集成电路设计软件Ansoft Designer中。 另一个流行的EM仿真器致力于在3D和通用形状的多层结构上求解电流分布。这种被称为IE3D的基于全波、矩量法(MoM)的仿真器属于Zeland软件公司。IE3D 12.12版本支持共轭匹配因子(CMF)。只要提供芯片阻抗和基本配置，便可利用CMF判断RFID天线的质量。此外，借助实时、全波EM设计的FastEM设计套件，工程师能确定平面和3D结构的参数，对结构进行高精度、高效的IE3D仿真，并从仿真结果中提取FastEM信号。FastEM信号允许用户实现实时EM调谐、优化和合成。 像IE3D一样，Sonnet软件公司的Sonnet套件也可以在单片微波集成电路(MMIC)、RF IC、平面天线及更多设计中。但Sonnet套件可为平面电路和天线开发出高精度的RF模型(S、Y、Z参数或提取的SPICE模型)。该软件需要电路的物理描述，包含布局、金属层和介质层的材料特性。Sonnet套件采用了基于麦斯韦尔方程的矩量法(MoM)EM分析方法，覆盖所有的寄生、交叉耦合、外壳以及封装谐振效应。 Agilent EEsof公司的Advanced Design System(ADS)RF EDA软件是主流的电路仿真工具。该公司还提供RF Design Environment、IC-CAP器件建模软件和系统，以及Eagleware-Elanix公司的GENESYS与SystemVue。利用针对信号完整性设计的集成的验证工具包，高数据速率互连和串行数据链路设计工程师能够发现并校正抖动源，并同时预测位误码率(BER)的性能。Agilent还将全波、3D仿真器Electromagnetic Design System(EMDS)集成到ADS平台中。基于ADS的EMDS承诺将减少设计高精度高频RF/微波模块、RF电路板以及平面天线所需的步骤，并允许设计工程师在开始物理原型设计之前，做出基于可靠信息的决定和调整。 大多数情况下，软件平台服务于电气工程应用，甚至用于解决RF设计问题。然而，许多软件平台不仅可以服务于这个市场，还能同时满足其他数学和科学领域。这样的例子有两个来自The MathWorks公司。The MathWorks公司的MATLAB是一款高级语言和交互环境，与C、C+和Fortran等传统的编程语言相比，它能使设计工程师更快地执行计算密集型任务。该公司的Simulink平台则支持多领域仿真以及动态系统的基于模型的设计。因为Simulink被集成到MATLAB中，所以它能快速访问针对算法开发、数据可视化、数据分析与访问、数值计算的广泛工具。 美国国家仪器(NI)有限公司提供多种系列软件产品来满足广泛的行业需求。该公司的旗舰产品LabVIEW允许用户利用面向对象的编程来开发可扩展代码。他们还可以用自动VI接口创建与可重用外部代码集成.NET web服务，这些外部代码可以自动生成DLL接口。此外，自动调用DLL并利用回调也是可能的。 COMSOL公司目前正在将其数学建模、仿真与虚拟原型提供给更广泛的工程师群体。在COMSOL Multiphysics 3.3中，AC/DC模块允许静态和准静态模型包括任何耦合物理和非线性材料。对于声学模块，用户可以通过固体和液体来对声波传播进行建模。RF模块允许设计工程师在没有RF和微波仿真限制的条件下指定图形、物理和材料。 Schmid&Partner Engineering AG或SPEAG公司的EM仿真工具的计算能力可达500至1,500兆单元/秒，可应用在众多不同的行业。利用12.4版本的SEMCAD X仿真平台，该公司已发布最新的EMC/EMI有关特性以及材料建模方法，还使得内存效率得以极大提高。该仿真平台还提供了额外的优化目标，包括OTA参数、一致性和更多的CAD结构遗传算法(GA)优化。它还提供特异材料(双负极)、扩展的色散材料，以及耗散金属和涂层板的建模。3D固体建模工具箱也已经进行扩展。 电路和EM仿真软件在持续发展，但是这些公司认识到还需要独特的软件功能。例如，Flomerics公司在提供EM仿真工具的同时还提供热效应分析软件。ADI公司则利用ADIsimPLL满足不同的需求。ADIsimPLL一款锁相环(PLL)电路设计和计算软件，其3.0版本将仿真器中PLL环路滤波器可获得的拓扑范围从9提高到18。9个新环路滤波器拓扑的大部分包括了更高阶的有源滤波器，可提供额外的谐波抑制。新的专用压控振荡器(VCO)/参考库文件编辑器允许通过VCO或参考振荡器库文件进行浏览，并允许用户访问VCO调谐和相位噪声数据。此外，它还可以计算PLL的闭环增益并在FreqDomain页面上显示出来。 Cadence设计系统公司也在几年前涉足RF领域。例如，Cadence RF SiP Methodology Kit整合了系统设计、物理实现以及生产之间的广泛链接。该开发套件支持全系统级封装(full-SiP)电气分析和关键路径表征，以及从整个系统级仿真开始到自顶向下验证的行为建模。Cadence RF Design Methodology Kit则承诺能缩短产品开发周期，提高硅的可预见性，并实现更高的射频设计生产率。该设计套件的功能包括：验证用于智能管理RLCK寄生参数的先进方法、电感综合与建模、全芯片验证以及PLL仿真指南。此外，它还将IC设计与系统级设计链接起来。