车辆电磁兼容仿真软件

电磁仿真技术中主要运用的计算电磁学方法大致可分为两类：精确算法和高频近似方法。精确计算方法包括差分法（FDTD，FDFD）、有限元法（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，在解决电大尺寸目标电磁问题中最有效的方法为多层快速多极子方法。高频方法一般可归为两类：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。PO高频方法由于计算效率较高，对大目标的适应能力强，因此被广为采用。

基于这些方法，国外不仅形成了众多的预测仿真系统和软件，还建立了相应的EMC数据库，可开展如下工作：

①各种军用平台电磁兼容性设计与分析。

②平台间EMC分析。

③EMP（电磁脉冲）仿真、各种载体EMP效应及适应性分析。

④陆、海、空、天、电五维现代化战场电磁环境分析。

主要商业软件介绍如下。

1.Ansoft

该软件由美国Ansoft公司研制，采用的主要算法是有限元法（FEM），主要应用于微波器件（如波导、耦合器、滤波器、隔离器、谐振腔）和微波天线设计，可获得特征阻抗、传播常数、S参数及电磁辐射场、天线方向图等参数和结果。该软件与FEKO最早进入中国市场，并在国内拥有一定数量的用户。

2.ANSYS

ANSYS公司提供了从对电子器件、设备的分析与设计到对电子系统的电磁兼容性分析等一整套完整的电磁场分析解决方案，以及电磁场/热耦合分析解决方案。在分析方法上，AN-SYS软件包含有限元法（FEM）、矩量法（MOM）、快速多极子方法（FMM）、物理光学法（PO）、一致性绕射理论及混合计算方法（MOM/PO混合，MOM/UTD混合）等。各种方法都有其特定的优势和适用范围，例如，有限元法可以很好地处理由复杂材料构成的、具有复杂几何形状的器件级结构的高频电磁场分析，而矩量法与高频方法的混合计算方法可以处理电大与电小尺寸的混合结构电磁场分析，等等，从而使ANSYS电磁场分析软件适用于多种电磁场分析应用。

3.Zeland(www.xing528.com)

Zeland公司研制的电磁兼容系列软件的主要产品及其特点：IE3D是平面及三维电磁仿真和优化工具包；FIDELITY是全三维时域有限差分法电磁仿真工具包；MDSPICE是时频混合SPICE仿真器；COCAFIL是波导耦合腔体滤波器设计工具包；FILTERSYN是平板滤波器综合仿真器；LINEGAUGE是传输线设计工具。

其中，FIDELITY是基于非均匀网格时域有限差分方法的全三维电磁场仿真器，可以解决任意形状和材料的复杂三维结构的场分布问题。仿真结果包括S-、Y-、Z-参数，VSWR（驻波比），RLC等效电路，近场分布，SAR（比吸收率）、波印廷矢量和辐射方向图等。FIDELITY可以分析各向异性和复杂介质结构的问题。它在微波/毫米波单板集成电路（MMIC）、RF印制板电路、微带天线、线电线和其他形式的RF天线、HTS电路及滤波器、IC的内部连接和高速数字电路封装、波导、EMI和EMC，以及电磁波的生物效应等方面具有广泛的应用。

4.EMC STUDIO

EMC STUDIO是一款功能强大的EMC软件仿真设计平台，可实现包括线缆线束等实际复杂工程EMC问题的精确分析。EMC STUDIO是专为解决综合大系统（如车辆、飞行器、船舶或计算机系统）EMC问题的工程师量身定做的。

与复杂电子系统相关的电磁场分布、串扰、耦合、敏感性、隔离度以及虚拟电磁兼容测试等问题都能方便地通过软件计算并提供最可靠的结果。计算核心都基于最有效的计算方法，如有限元、矩量法、物理光学（PO）、传输线法、电路与电磁场耦合法等，根据EMC问题的需要，这些计算方法或直接应用，或混合应用，从而为EMC问题的高精确和快速解决实际复杂工程提供了技术保证。

EMC STUDIO可实现整个EMC流程的完整分析，从最初的概念决策、子系统阶段性的测试仿真到后期完整系统EMC的验证测试。软件还可对复杂平台的系统天线进行EMI特性分析，这使得EMC STUDIO除了内部电磁兼容外还可以同时考虑系统天线主动辐射带来的EMC问题。因此它是一款功能强大、完整的电磁兼容仿真设计软件，可实现的功能包括新建天线模型、实时分析、利用多种后处理特性，并能进行优化以达到最佳性能。

5.ADS

该软件是美国安捷伦公司在HP EESOF系列的EDA软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件，主要采用MoM算法，可协助系统和电路工程师进行各种形式的射频设计，如离散射频/微波模块的集成、电路元件的仿真和模式识别。该软件还提供了一种新的滤波器的设计，其强大的仿真设计手段可在时域或频域内实现对数字或模拟、线性或非线性电路的综合仿真分析与优化。

6.CST

德国CST公司研制的CST工作室套装^TM是面向3D电磁、电路、温度和结构应力设计工程师的一款有效、全面和精确的专业仿真软件。它包含8个工作室子软件，集成在同一平台，可以为用户提供完整的系统级和部件级的数值仿真分析。软件覆盖整个电磁频段，提供完备的时域和频域全波算法和高频算法。典型应用包含各类天线/RCS、EMI/EMS、SI/PI、带电粒子与电磁场相互作用、场路、电磁温度及温度形变等各类协同仿真。CST PCB STU-DIO^TM是专业的电磁兼容仿真软件，可以对含有各种器件的印制电路板及周边环境进行SI/PI/EMI/EMS分析，解决PCB辐照和辐射双向问题（MWS/MS）。CST CABLE STUDIO^TM是用于仿真线缆的电磁兼容仿真软件，可以对单线、排线、双绞线、屏蔽线等各种电缆线束及周边环境进行SI/EMI/EMS分析，解决电缆辐照和辐射双向问题（MWS/MS）。CST MICROS-TRIPES^TM是用于仿真机箱机柜的电磁兼容仿真软件，含有精简模型，可以快速精确地仿真缝隙、搭接、通风孔、屏蔽网、螺钉等细小结构在高频频段下的EMI/EMS问题。CST MI-CROWAVE STUDIO是用于仿真系统级电磁兼容及通用高频无源器件的仿真软件，应用包括天线/RCS、EMI/EMS、三维和平面多层结构SI、滤波器等，可计算任意结构任意材料电大尺寸宽带的电磁问题。