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軟件在高頻設計中發(fā)揮的作用越來(lái)越大，特別是在更多的功能被集成進(jìn)更小的電路中這一發(fā)展趨勢下。設計工程師在計算機輔助工程(CAE)軟件工具方面有很多選擇，從全功能多程序套件到單功能工具。有兩種更通用的工具類(lèi)型——數學(xué)和電磁(EM)程序，對分析從天線(xiàn)到波導的各種設計有很大的幫助。 電磁仿真程序利用麥克斯韋方程分析高頻和其它結構，并計算這些結構的電磁場(chǎng)行為。分析結果可以是兩維(2D平面)或三維(3D)場(chǎng)的信息，或兩者結合成為2.5D。由于電磁仿真程序要用計算密集型算法演算代表每個(gè)頻率點(diǎn)的麥克斯韋方程的矩陣，一些較老的程序在演算復雜結構時(shí)要么需要很長(cháng)的時(shí)間，要么需要計算機群集的強大處理能力來(lái)縮短運算時(shí)間。然而，隨著(zhù)多內核微處理器的工作時(shí)鐘頻率越來(lái)越高，電磁代碼編寫(xiě)者可以充分利用新開(kāi)發(fā)的并行處理能力加快電磁仿真器的仿真速度。 例如，Sonnet Software公司推出的最新版SONNET套件專(zhuān)業(yè)軟件集，即版本12，能夠充分利用多內核中央處理單元(CPU)的并行處理功能提供比以前版本更快的仿真速度。Sonnet的矩陣演算器專(zhuān)門(mén)針對并行處理作了優(yōu)化，在運算速度方面取得了顯著(zhù)提高，在使用帶雙四核微處理器的典型工作站時(shí)速度可以提高7 倍。 Sonnect公司還開(kāi)發(fā)了兩種新版本的電磁分析引擎。Sonnet的臺式演算器(Desktop Solver)是專(zhuān)門(mén)針對典型的個(gè)人計算機(PC)開(kāi)發(fā)的，可以使用兩個(gè)并行的CPU內核縮短運算時(shí)間。Sonnet的高性能演算器(High Performance Solver)則是針對具有雙四內核CPU的高端工作站開(kāi)發(fā)的，可以在多達8個(gè)CPU內核上為每個(gè)頻率提供八向并行解決方案。結合改進(jìn)的網(wǎng)格算法，Sonnet公司的這些最新分析引擎的演算速度可以比公司舊版軟件快50倍。 
2009版本的ADS軟件有助于電路、封裝、電路板和系統設計工程師采用單一軟件平臺工作。 Remcom 公司的XFdtd版本7(XF7)是另外一種利用共享內存多處理器(MPM)技術(shù)的電磁仿真器。這個(gè)全波電磁演算器采用時(shí)域有限差分(FDTD)分析方法，其最新版本非常適合天線(xiàn)設計與分析、生物電磁分析(比如對電磁能量特殊吸引率(SAR)的研究)和微波電路設計。這款軟件提供一個(gè)流水線(xiàn)式的用戶(hù)接口，可以獨立運行于Windows、Mac OS X和Linux操作系統之上，分為Pro和Bio-Pro兩個(gè)版本。這兩種版本都內置32位或64位的分析模塊、幾何建模器和后置處理器能力，可與多至8 個(gè)微處理器內核和各種3D CAE導入模塊共享存儲器。Bio-Pro版本還提供SAR功能。 Ansoft公司最新版的高頻結構仿真器(HFSS)軟件版本11也是為了提高處理速度而設計的。這個(gè)全波三維電磁場(chǎng)仿真器在演算復雜幾何結構時(shí)所需時(shí)間更短，同時(shí)消耗更少的計算機內存。最新版本可以提供新的自動(dòng)化特性、用戶(hù)接口改進(jìn)和數據鏈路功能。新功能包括更高階分層基礎功能，與反復型演算器一起可以實(shí)現圍繞多波長(cháng)結構的更小網(wǎng)格；處理更低頻率的增強型端口演算器；可分析頻率選擇性表面和相控陣列天線(xiàn)的Floquet端口。 高頻軟件工具的另一個(gè)趨勢是在電路仿真器中增加電磁兼容/電磁干擾(EMC/EMI)仿真功能，其目的是優(yōu)化元器件和電路的信號完整性(SI) 性能。比如Computer Simulation Technology (CST)公司宣稱(chēng)在其CST STUDIO SUITE軟件工具集中集成了電纜、PCB和EMC/EMI仿真功能。這個(gè)軟件套件包含了作為CST DESIGN ENVIRONMENT設計環(huán)境一部分的CST PCB STUDIO和CST CABLE STUDIO程序，可以利用CST MICROWAVE STUDIO時(shí)域演算器優(yōu)化三維元器件。 為了方便信號完整性研究，Zeland Software公司現推出用于開(kāi)發(fā)封裝、PCB、集成電路(IC)和單片微波集成電路(MMIC)的IE3DSI軟件。該軟件采用自動(dòng)化的“版圖到電磁模型設計流程”，而且這種流程可以與Cadence公司的Allegro PCB/Package Designer以及AWR Microwave Office、AutoCAD DXF和GDSII數據庫集成在一起。IE3DSI軟件支持自動(dòng)三維幾何模型創(chuàng )建，包括綁定線(xiàn)、電介材料厚度和互連。它還具有私有的非均勻網(wǎng)格產(chǎn)生和自適應曲線(xiàn)擬合功能，支持快速和精確的處理。 Zeland公司的IE3D-SI具有混合域SPICE仿真功能，可用于分析時(shí)域中的瞬態(tài)行為，并研究包括互連在內的無(wú)源結構的時(shí)間-諧波特性。該軟件能夠完成寬帶SPICE模型提取，執行測試信號仿真和分析，并能進(jìn)行隨機或抖動(dòng)方面的傳輸線(xiàn)分析——支持帶眼圖顯示功能的時(shí)鐘信號分析。 作為電磁軟件工具集成度提高的象征，安捷倫科技公司推出的2009版本的高級設計系統(ADS)軟件有助于電路、封裝、電路板和系統設計師采用單一軟件平臺工作(見(jiàn)圖)。除了包含最新蜂窩和無(wú)線(xiàn)標準(包括LTE和WiMAX) 方面的眾多元件模型外，這個(gè)軟件套件通過(guò)對數千兆位高速串行鏈路的快速眼圖優(yōu)化而支持信號完整性研究，其中版圖幾何尺寸、預加重和量化專(zhuān)門(mén)針對最低誤碼率 (BER)作了優(yōu)化。 ADS2009使用了安捷倫公司的X-參數，這是基于非線(xiàn)性測量數據的器件參數，可用來(lái)研究放大器和晶體管的線(xiàn)性行為。ADS2009還具有代表金屬屏蔽罩、天線(xiàn)屏蔽器、吸收器、封裝、互連、有限電介基底和線(xiàn)綁定的三維電磁參數化元件。為了提高效率，ADS2009還能與Cadence和Mentor Graphics的工具一起使用。 AWR公司向電磁仿真軟件用戶(hù)發(fā)起了挑戰，它的演算器AXIEM三維平面電磁仿真器可以提高另外一個(gè)商用平面電磁仿真器創(chuàng )造的處理速度記錄。AXIEM電磁仿真器可以與AWR的Microwave Office和Analog Office無(wú)縫集成。 數學(xué)軟件在應用方面比電磁仿真器更通用，因為只要關(guān)系可以被公式定義的地方就會(huì )有數學(xué)軟件。數學(xué)軟件可以用在電氣和電子設計以及生物、化學(xué)、機械和熱研究領(lǐng)域。有關(guān)數學(xué)軟件的更多信息可以參考眾多網(wǎng)站，包括Drexel大學(xué)的數學(xué)論壇，上面客觀(guān)地評價(jià)了有關(guān)商用符號處理器的免費數學(xué)程序和信息，如MathCAD、 Maple和Mathematica。美國科學(xué)和技術(shù)研究院(NIST)也在www.gams.nist.gov網(wǎng)站上提供了可用數學(xué)軟件指南 (GAMS)，為那些在數學(xué)軟件方面尋找更多信息的用戶(hù)提供幫助。 在商用封裝方面，Maplesoft公司推出的Maple Toolbox for MATLAB是用來(lái)與The Mathworks公司的MATLAB數學(xué)軟件一起使用的工具集。Maple Toolbox for MATLAB可以用確切數量工作，包括小數、根和符號。它能快速精確地完成簡(jiǎn)化任務(wù)。使用符號化技術(shù)，數字近似值可以被延遲直到需要時(shí)，并與問(wèn)題中的符號參數一起使用。該軟件可以訪(fǎng)問(wèn)Maple中4000多個(gè)數學(xué)函數，覆蓋廣泛的主題，如微分方程、統計、微積分和線(xiàn)性代數。 Mathsoft 公司提供的最新版Mathcad版本14在一張工作表中集成了標準數學(xué)符號、文本和圖形。該軟件使用方便，不需要專(zhuān)門(mén)的編程技術(shù)。Mathcad還為全球合作和知識產(chǎn)權(IP)保護提供完整的unicode支持。新的工作表分析功能允許工作表進(jìn)行并排比較。 作者：Jack Browne |
