如果没有电磁仿真软件，那就只能手撕板子了......
电磁仿真软件，是一种借助计算机强大的计算能力，对电磁场进行模拟与分析的工具。电磁仿真的核心在于对麦克斯韦方程组进行数值求解，通过这些方程，能精准描述电磁波的传播、反射、折射等一系列行为。在电子芯片设计领域，工程师们依靠电磁仿真软件分析信号完整性、干扰和噪声等棘手问题，从而巧妙优化电路布局；通信系统的规划与优化同样离不开它，利用其可预测信号覆盖范围、多径传播和干扰情况，为网络设计提供坚实可靠的指导 。在医疗领域，电磁仿真软件助力研究和改进磁共振成像（MRI）技术，让医生能够获取更清晰、更准确的图像，为疾病诊断提供有力依据。
随着科技的飞速发展，电磁仿真软件已经成为现代科技研发中不可或缺的重要工具，在众多领域发挥着关键作用，极大地推动了科技的进步与创新。
接下来，将为大家介绍几款常用的电磁仿真软件。
⭐No.1 ⭐
常用电磁仿真软件大盘点
1，3D 电磁仿真的巨头 Ansys HFSS
Ansys HFSS 作为一款 3D 电磁（EM）仿真软件，是 Ansys 公司的旗舰产品，在高频电磁场仿真领域占据着举足轻重的地位，堪称业界的 “巨头”。
它基于有限元法（FEM），这一方法通过将复杂的连续求解域离散为有限个单元的组合，来逼近真实的物理场分布，从而实现对电磁场的精确计算 。凭借强大的功能，Ansys HFSS 在设计和仿真高频电子产品方面表现卓越，如天线、天线阵列、射频或微波组件、高速互连、滤波器、连接器、IC 封装与印刷电路板等。世界各地的工程师广泛使用它来设计通信系统、高级驾驶辅助系统（ADAS）、卫星和物联网（IoT）产品的高频、高速电子设备。
在 5G 通信基站的天线设计中，工程师利用 Ansys HFSS 对天线的辐射特性、方向图、增益等关键参数进行仿真分析，通过不断优化设计，使天线能够满足 5G 通信对高速率、大容量、低延迟的严格要求 。
HFSS的学习参考书非常多，下面是目前在售的一些
全面的三维电磁场仿真专家 CST
CST 工作室套装是一款全面、精确、集成度极高的专业仿真软件包，集成了八个高度专业化的模块于单一平台，确保了跨学科的仿真协作得以无缝进行。
它采用时域和频域全波电磁算法和高频算法，能够处理各种复杂的电磁问题。在电磁兼容（EMC）领域，CST 可以进行包括电路原理图、PCB 板级、线缆线束级、机箱机柜级及包括上述所有元素的系统级 EMC 仿真，是一个真正的一站式电磁兼容仿真平台。在汽车电子系统的开发中，工程师使用 CST 来分析汽车内部各种电子设备之间的电磁干扰，通过优化布线和屏蔽设计，提高汽车电子系统的可靠性和稳定性 。
CST 在天线设计与 RCS 分析、高速电路中的信号完整性（SI）、电磁干扰（EMI）、电源完整性（PI）眼图分析、移动通讯设备的设计、医疗成像技术如核磁共振成像（MRI）、高性能电子设备如电真空管和粒子加速器、高功率微波技术、非线性光学效应模拟、热管理与结构应力联合仿真等众多领域都有广泛应用。
去年张晓老师撰写了一本非常不错的CST学习参考书，链接如下：
微波电路与通信系统的仿真能手ADS
ADS（Advanced Design System）由 Agilent 公司推出，是一款功能强大的微波电路和通信系统仿真软件，也是国内各大学和研究所使用最多的软件之一。
它具备多种仿真分析手段，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。在射频和微波电路设计中，工程师可以利用 ADS 对电路的各项性能指标进行精确分析，如 S 参数、噪声系数、增益压缩等，通过优化电路参数，提高电路的性能。
ADS 还支持对通信系统的设计和分析，包括信号链路的仿真、调制解调过程的模拟等，能够帮助工程师快速验证系统方案的可行性，大大提高了复杂电路和系统的设计效率 。在卫星通信系统的设计中，工程师使用 ADS 对通信链路进行仿真，分析信号在传输过程中的衰减、失真等情况，通过优化系统参数，提高通信系统的可靠性和通信质量 。
ADS的学习参考书也非常多，下面是目前还在售卖的。
微波平面电路设计的利器AWR
AWR 最早是NI推出的 microwave Office，后来被Candance 收购。AWR为微波平面电路设计提供了全面而精准的解决方案。
它通过两个模拟器来对微波平面电路进行模拟和仿真，对于由集总元件构成的电路，用电路的方法来处理较为简便，该软件设有 VoltaireXL 的模拟器来处理集总元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，采用的是 EMSight 的模拟器来处理任何多层平面结构的三维电磁场的问题。VoltaireXL 模拟器内设一个元件库，包含丰富的无源器件和非线性器件，方便用户建立电路模型；EMSight 模拟器把修正谱域矩量法与直观的视窗图形用户界面（GUI）技术结合起来，大大提高了计算速度。
AWR 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，在微波平面电路设计领域发挥着重要作用 。
AWR的参考书比较少，目前能查到的还有一本，价格比较便宜。
Ansys Designer：集成化的设计工具
Ansys Designer 是 Ansys 公司推出的一款创新型设计工具，它将高频电路系统、版图和电磁场仿真工具无缝地集成到同一个环境中，这种集成并非简单的界面整合，其核心是独有的 “按需求解” 技术，这一技术使用户能够根据具体需求灵活选择求解器，从而实现对设计过程的全方位掌控。
在设计复杂的通信系统时，工程师可以在 Ansys Designer 中完成从系统架构设计、电路原理图绘制、版图设计到电磁场仿真分析的全流程工作，无需在多个软件之间切换，大大提高了设计效率和协同性。Ansys Designer 还实现了 “所见即所得” 的自动化版图功能，版图与原理图自动同步，减少了人为错误，确保了设计的准确性和一致性 。
它能方便地与其他设计软件集成，并可与测试仪器连接，广泛应用于射频和微波电路设计、通信系统设计、电路板和模块设计以及部件设计等多个领域。
最早使用HFSS仿真时，利用Designer 可以和HFSS进行联合仿真，最近这款软件用的比较少了。
XFDTD：基于时域有限差分法的先锋
XFDTD 是一款基于时域有限差分法（FDTD）的电磁仿真软件，主要用于电磁场的计算及其与物质的相互作用分析。它能够模拟各种电磁波在不同介质中的传播、反射、折射、散射等现象，同时还可以分析物质的电磁性质、天线辐射和接收、EMC/EMI 等问题。
XFDTD 支持多种电磁波仿真，包括平面波、圆柱波、球形波等；支持多种介质仿真，涵盖各种电介质、磁介质、导电介质等；可进行二维和三维的电磁场仿真，并支持吸收边界、透射边界、散射边界等多种边界条件以及时域有限差分法（FDTD）、时域有限元法（FEM）、动态时域有限元法（D-FEM）等多种计算模型 。其用户接口友好，计算准确，能够为用户提供直观、准确的仿真结果。不过，XFDTD 在某些复杂设计的优化方面可能需要借助第三方软件的支持。
在雷达目标特性分析中，XFDTD 可以精确模拟雷达波与目标物体的相互作用，帮助工程师了解目标的散射特性，为雷达系统的设计和性能评估提供重要依据 。
Zeland IE3D：基于矩量法的仿真工具
Zeland IE3D 基于矩量法（MoM），能够有效解决多层介质环境下三维金属结构的电流分布问题，进而求解其电磁辐射和散射特性。该软件主要包含三部分功能：前处理部分用于构建和编辑几何模型，用户可以方便地定义各种复杂的三维结构；求解器部分基于矩量法进行高效的数值计算，能够准确地计算出电磁场的分布和相关参数；后处理部分则用于直观地显示和分析仿真结果，如绘制电场、磁场分布图，计算 S 参数、方向图等 。在微带天线设计中，工程师使用 Zeland IE3D 对微带天线的辐射性能进行仿真分析，通过调整天线的尺寸、形状和材料参数，优化天线的性能，使其满足特定的应用需求 。Zeland IE3D 在微波电路设计、天线设计、电磁兼容分析等领域都有广泛的应用，为工程师提供了强大的仿真分析支持 。
⭐No.2⭐
如何选择适合的电磁仿真软件
面对如此众多功能各异的电磁仿真软件，如何从中挑选出最适合自己的那一款，成为了工程师和科研人员必须思考的关键问题。
从软件特点来看，不同的软件采用了不同的算法，这直接决定了其在不同场景下的表现。基于有限元法（FEM）的 Ansys HFSS，擅长处理复杂的三维结构，能够精确地模拟电磁场在复杂几何形状中的分布，对于那些需要高精度分析复杂结构的电磁特性的项目，如高端天线设计、复杂微波器件开发等，它无疑是首选 。而基于时域有限差分法（FDTD）的 CST 和 XFDTD，在处理宽带频谱和瞬态问题上表现突出，能够快速准确地模拟电磁波在宽频带内的传播和变化，对于需要分析宽带信号传输、瞬态电磁干扰等问题的应用场景，如通信系统的宽带信号分析、电磁兼容测试中的瞬态干扰模拟等，它们是较为理想的选择 。基于矩量法（MoM）的 Zeland IE3D，则在处理平面结构和细线结构的电磁问题上具有独特优势，能够高效地计算平面结构的电磁特性，适用于微带天线设计、微波电路中的平面结构分析等场景 。
适用场景也是选择电磁仿真软件时需要重点考虑的因素。在天线设计领域，不同类型的天线对仿真软件的要求也各不相同。对于常规的天线设计，Ansys HFSS、CST 等软件都能提供全面的仿真分析，帮助工程师优化天线的各项性能参数；而对于一些特殊的天线，如超宽带天线、相控阵天线等，可能需要选择在宽带分析或阵列分析方面具有专长的软件，CST 在宽带频谱分析上的优势使其在超宽带天线设计中具有一定的应用价值，而 Ansys HFSS 强大的三维建模和分析能力则更适合相控阵天线这种复杂阵列结构的设计 。在电磁兼容（EMC）分析中，CST 凭借其全面的 EMC 仿真功能，能够从电路原理图到系统级进行全方位的仿真分析，帮助工程师全面了解电子系统在电磁环境中的兼容性问题，是 EMC 分析的有力工具 。在微波电路设计中，ADS 以其强大的电路仿真和通信系统分析功能，能够对微波电路的各项性能指标进行精确分析和优化，是微波电路设计师的首选软件之一；AWR 则专注于微波平面电路设计，为微波平面电路的设计和分析提供了专业的解决方案 。
用户需求同样不容忽视。对于初学者来说，软件的易用性和学习成本是重要的考虑因素。CST 以其简洁直观的操作界面和丰富的学习资源，使得初学者能够快速上手，掌握基本的仿真操作；而一些功能强大但操作复杂的软件，如 Ansys HFSS，对于有一定基础和经验的用户来说，能够充分发挥其强大的功能优势，但对于初学者可能会有一定的学习难度 。在项目时间紧迫的情况下，软件的仿真速度就显得尤为重要。一些软件采用了高效的算法和优化技术，能够在较短的时间内完成仿真计算，如 Zeland IE3D 在处理某些特定结构时的计算速度较快，能够满足对时间要求较高的项目需求 。对于需要进行多物理场耦合分析的项目，如电子设备的散热分析中同时考虑热场和电磁场的相互作用，具备多物理场耦合功能的软件，如 Ansys HFSS、COMSOL Multiphysics 等则更能满足需求 。
总结
在电磁设计的广阔领域中，电磁仿真软件已经成为不可或缺的关键工具。从基于有限元法的 Ansys HFSS，到基于时域有限差分法的 CST、XFDTD，再到基于矩量法的 Zeland IE3D 等，每一款软件都凭借其独特的算法和功能，在不同的应用场景中展现出卓越的性能 。
上文介绍的都是一些国外的电磁仿真软件，你用过几款？ 不过挺担心这种电磁仿真软件的断供的。如果射频工程师离开仿真，那就只能手撕板子了。
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