㈠ 電磁兼容常用分析軟體有哪些
國外發展概況
電磁模擬技術中運用的主要計算電磁學方法大致可分為2 類：精確演算法和高頻近似方法。精確計算方法包括差分法（FDTD，FDFD）、有限元（FEM）、矩量法（MoM）以及基於矩量法的快速演算法（如快速多極子FMM 和多層快速多極子MLFMA）等，其中，在解決電大目標電磁問題中最有效的方法為多層快速多極子方法。高頻方法一般可歸作2 類：一類基於射線光學，包括幾何光學（GO）、幾何繞射理論（GTD）以及在GTD 基礎上發展起來的一致性繞射理論（UTD）等；另一類基於波前光學，包括物理光學（PO）、物理繞射理論（PTD）、等效電磁流方法（MEC）以及增量長度繞射系數法（ILDC）等。PO 高頻方法由於計算效率較高，對大目標的適應能力強，因此被廣為採用。
基於這些方法，國外不僅形成了眾多的預測模擬系統和軟體，還建立了相應的EMC 資料庫，可開展：1）各種軍用平台電磁兼容性設計，包括大型艦船平台的天線布置設計、艙室內EMC 設計、系統內EMC 分析、系統間EMC 分析等；2）平台間EMC 分析，包括艦船編隊的EMC 分析；3）EMP（電磁脈沖）模擬、各種載體EMP 效應及適應性分析；4）陸海空天電五維現代化戰場電磁環境分析。
目前國外主要的商業軟體主要如下：
1、 EMC2000軟體
該軟體由法國某公司研製，採用的計算方法主要是MoM，FDTD，FVO（有限體積法），PO/GO，GTD，UTD，PTD，ECM（等效電流法），在演算法上與Ship EDF基本相同（增加了FVO），兩者的分析功能非常接近。據介紹，EMC2000 可以對雷電、靜電、電磁脈沖對目標的沖擊效應進行模擬分析，可對復雜介質進行時域分析，對孔縫耦合進行計算，但沒有RCS 計算功能。
2、 FEKO+Cable Mod軟體
該軟體由南非某公司研製，採用的數值演算法主要是MoM，PO，UTD，FEM（有限元法）以及一些混合演算法，在新版軟體中增加了多層快速多極子演算法（MLFMA），Cable Mod 功能和多種脈沖源（高斯、三角、雙指數和斜波脈沖）的時域分析，可為飛機、艦船、衛星、導彈、車輛等系統的全波電磁分析提供解決手段，包括電磁目標的散射分析（圖1）、機箱的屏蔽效能分析（圖2）、天線的設計與分析（圖3）、多天線布局分析（圖4）、系統的EMC/EMI 分析、介質實體的SAR 計算、微波器件的分析與設計、電纜束的耦合分析等。
3、 Ansoft-HFSS軟體
該軟體由美國Ansoft公司研製，採用的主要演算法是有限元法（FEM），主要應用於微波器件（如波導、耦合器、濾波器、隔離器、諧振腔）和微波天線設計（圖5）中，可獲得特徵阻抗、傳播常數、S 參數及電磁輻射場、天線方向圖等參數和結果。該軟體與FEKO 最早進入中國市場，並在國內擁有一定數量的用戶。
4、 CST-SD 軟體
德國CST 公司研製了基於有限積分技術（FIT，該技術類似於FDTD）的模擬軟體CST-SD，主要用於高階諧振結構的設計。它通過散射參數（S 參數）將復雜系統分離成更小的單元進行分析，具體應用范圍主要是微波器件，包括耦合器、濾波器、平面結構電路、各種微波天線和藍牙技術等。圖6 是該軟體對雙指數脈沖信號沿電纜進入機箱後的效應進行模擬分析的結果。
5、 FIDELITY 軟體
FIDELITY 軟體由Zeland公司研製，主要採用非均勻網格FDTD技術，可分析復雜填充介質中的場分布問題，其模擬結果主要包括：S 參數、VSWR（駐波比）、RLC 等效電路、坡印亭矢量、近場分布和輻射方向圖，具體應用范圍主要包括微波/毫米波集成電路（MMIC）、RFDCB、RF 天線、HTS 電路和濾波器、IC 內部連接、電路封裝等。
6、 IMST-Empire軟體
IMST-Empire軟體主要採用FDTD 法，是RF 元件設計的標准模擬軟體，它的應用范圍包括平面結構、連接線、波導、RF 天線和多埠集成，模擬參數主要是S參數、輻射場方向圖等。
7、 Micro-Stripe模擬軟體
該軟體由美國FLOMERICS 公司研製，主要採用傳輸線矩陣法（TLM）。該軟體可對飛機、艦船平台天線布置中的耦合度進行計算，可以對電子設備防雷擊、電磁脈沖和靜電放電威脅進行分析，可以輔助面天線、貼片天線、天線陣的電磁設計。
8、 ADS軟體
該軟體是美國安捷倫公司在HP EESOF系列的EDA 軟體基礎上發展完善起來的大型綜合設計軟體，主要採用MoM 演算法，可協助系統和電路工程師進行各種形式的射頻設計，如離散射頻/微波模塊的集成、電路元件的模擬和模式識別。該軟體還提供了一種新的濾波器的設計，其強大的模擬設計手段可在時域或頻域內實現對數字或模擬、線性或非線性電路的綜合模擬分析與優化。
9、 Sonnet 模擬軟體
Sonnet 是一種基於矩量法的電磁模擬軟體，是高頻電路、微波、毫米波領域設計和電磁兼容/電磁干擾分析的三維模擬工具。主要應用於：微帶匹配網路、微帶電路、微帶濾波器、帶狀線電路、帶狀線濾波器、過孔（層的連接或接地）、耦合線分析、PCB 板電路分析、PCB 板干擾分析、橋式螺線電感器、平面高溫超導電路分析、毫米波集成電路（MMIC）設計和分析、混合匹配的電路分析、HDI 和LTCC 轉換、單層或多層傳輸線的精確分析、多層/平面的電路分析、單層或多層的平面天線分析、平面天線陣分析、平面耦合孔分析等。
10、 IE3D模擬軟體
IE3D 是一個基於矩量法的電磁場模擬工具，可以解決多層介質環境下三維金屬結構的電流分布問題，包括不連續性效應、耦合效應和輻射效應。模擬結果包括S 參數、VWSR（駐波比）、RLC 等效電路、電流分布、近場分布、輻射方向圖、方向性、效率和RCS等。IE3D 在微波/毫米波集成電路（MMIC）、RF 印製板電路、微帶天線、線電線及其它形式的RF 天線、HTS 電路及濾波器、IC 的內部連接及高速數字電路封裝方面是一個非常有用的工具。
11、 Microwave Office軟體
該軟體也是基於矩量法的電磁場模擬工具，是通過2個模擬器實現對微波平面電路的模擬和模擬。「VoltaireXL」模擬器處理集總元件構成的微波平面電路問題，「EMSight」模擬器處理任何多層平面結構的三維電磁場問題。「VoltaireXL」模擬器內設一個元件庫，其中無源器件有電感、電阻、電容、諧振電路、微帶線、帶狀線、同軸線等；非線性器件有雙極晶體管、場效應晶體管、二極體等。在建立電路模型時，可以調出所用的元件。「EMSight」 模擬器的特點是把修正譜域矩量法與直觀的圖形用戶界面（GUI）技術結合起來，使得計算速度加快許多。它可以分析射頻集成電路（RFIC）、微波單片集成電路（MMIC）、微帶貼片天線和高速印製電路（PCB）等的電氣特性。
12、 ICE WAVE模擬軟體
該軟體是針對電子產品電磁兼容設計/電磁干擾分析的三維模擬工具，採用FDTD 全波數值方法。應用范圍包括：PCB 退耦、輻射、接地、過孔和不連續分析，以及微波元器件、鐵氧體、諧振腔、屏蔽盒的電磁分析。
13、 WIPL-D軟體
該軟體是由WIPL-d.o.o.公司基於MoM演算法開發的三維全波電磁模擬設計軟體。它採用了最先進的最大正交化高階基函數（HOBFs）、四邊形網格技術等，減少了內存需求和計算時間。據介紹，該軟體可用201s 模擬一個58λ長平台的天線布局問題。該軟體能解決的電磁問題包括：各種電磁兼容天線設計、復雜平台天線布局問題、復雜平台RCS 計算以及微波無源結構設計。
14、 Singula軟體
該軟體由加拿大IES 公司開發，採用MoM＋PO的混合演算法，可用於天線與天線陣、波導與諧振腔、射頻電路與微波元器件、電磁散射與RCS、吸收率（SAR）等方面的電磁分析，可以分析復雜平台短波和超短波天線布局問題。
15、 FISC軟體
美國Illinois大學於2001年公布的電磁散射分析軟體FISC 適用於導彈（圖7）、飛機（圖8）、坦克等的電磁散射分析，採用的主要方法是多層快速多極子方法（MLFMA），據報道，可以求解未知量達1 千萬的電磁散射問題。
16、 XPATCH軟體
該軟體由美國軍方研製，主要採用彈跳射線法（SBR），並與計算機圖形學技術緊密結合。在計算中，同時考慮了射線直射時的物理光學近似、物理繞射以及射線的多次反射效應（multi-bounce rays）。在計算射線直射效應（first bounce）時，最花時間的是確定復雜目標的陰影部分和遮擋部分，該軟體採用Z-buffering 技術的硬體和軟體精確確定這2 部分。陰影部分和遮擋部分確定之後，直射場部分的貢獻可由PO 計算。為了計算多次反射效應，從入射波向目標發射一系列平行的射線，對每一條射線在目標上（或目標內）的反射和折射進行跟蹤，直到射線離開目標為止。射線的跟蹤是根據幾何光學原理進行的，在反射點或折射點處的場由幾何光學確定，包括極化效應、多層媒質效應等。在射線離開目標時的最後一個反射點，應用物理光學積分計算遠區散射場（圖9）。疊加所有射線對遠區散射場的貢獻，即獲得總的遠區散射場或雷達散射截面。通常，對RCS 的計算而言，1個波長的距離至少需要10 根射線。此軟體基於的方法的原理雖然簡單，但需要有效的幾何CAD 技術和快速的射線跟蹤演算法。
我個人見到的是ansoft和CTS兩個軟體使用的比較多。