在頻域,數值算法有:有限元法(
FEM -- Finite Element Method)、矩量法( MoM -- Method of Moments),差分法( FDM
-- Finite Difference Methods),邊界元法( BEM --Boundary Element
Method),和傳輸線法( TLM -- Transmission-Line-matrix Method)。
在時域,數值算法有:時域有限差分法( FDTD - Finite Difference Time Domain ),和有限積分法( FIT - Finite Integration Technology )。
如果想進一步了解各種數值算法的具體實現,可以參閱以下幾本書籍:①Microwave
Circuit Modeling Using Electromagnetic Field Simulation, ②Numerical
Techniques in Electromagnetics, ③Electromagmetic Simunation Using the
FDTD Method,④Complex eletromagnetic problems and numerical Simulation
Approaches。
CST MICROWAVE STUDIO,是德國CST(Computer
Simulation
Technology)公司推出的高頻三維電磁場彷真軟件。廣泛應用于移動通信、無線通信(藍牙系統)、信號集成和電磁兼容等領域。MICROWAVE
STUDIO 使用簡潔,能為用戶的高頻設計提供直觀的電磁特性。MICROWAVE STUDIO
除了主要的時域求解器模塊外,還為某些特殊應用提供本征模及頻域求解器模塊。CAD文件的導入功能及SPICE參量的提取增強了設計的可能性并縮短了設計時間。另外,由于MICROWAVE
STUDIO 的開放性體系結構能為其他彷真軟件提供鏈結,使MICROWAVE STUDIO 與其他設計環境相集成。
FEKO,FEKO是德語Feldberechnung
bei Korpern mit beliebiger
Oberflache(任意復雜電磁場計算)首字母的縮寫。本產品用于復雜形狀三維物體的電磁場分析。FEKO是針對天線設計、天線布局與電磁兼容性分析而開發的專業電磁場分析軟件,從嚴格的電磁場積分方程出發,以經典的矩量法(MOM:Method
Of Moment)為基礎,采用了多層快速多級子(MLFMM:Multi-Level Fast Multipole
Method)算法在保持精度的前提下大大提高了計算效率,并將矩量法與經典的高頻分析方法(物理光學PO:Physical
Optics,一致性繞射理論UTD:Uniform Theory of
Diffraction)無縫結合,從而非常適合于分析天線設計、雷達散射截面(RCS)、開域輻射、電磁兼容中的各類電磁場分析問題。5.0以后的Feko版本更是溷合了有限元法(FEM:Finite
Element
Method),能更精確的處理多層電介質(如多層介質雷達罩)、生物體吸收率的問題。Feko通常處理問題的方法是:對于電小結構的天線等電磁場問題,FEKO采用完全的矩量法進行分析,保證了結果的高精度。對于具有電小與電大尺寸溷合的結構,FEKO既可以采用高效的基于矩量法的多層快速多極子法,又可以將問題分解后選用合適的溷合方法(如用矩量法、多層快速多級子分析電小結構部分,而用高頻方法分析電大結構部分),從而保證了高精度和高效率的完美結合,因此在處理電大尺寸問題如天線設計、RCS計算等方面,其速度和精度均無以倫比。采用以上的技術路線,Feko可以針對不同的具體問題選取不同的方法來進行快速精確的彷真分析,使得應用更加靈活,適用范圍更廣泛,突破了單一數值計算方法只能局限于某一類電磁問題的限制。由于Feko基于嚴格的積分方程,因此它不需要建立吸收邊界條件,沒有數值色散誤差,在計算電大尺寸問題時不會因尺寸增加而誤差增大。而且,Feko支持工程中的各種激勵、模式,可以構建任意結構、材料的模型,根據用戶要求可以考慮多種不同層面的問題。除了計算內核的高效率和強大的功能外,Feko還具有友好的用戶接口、完善的前后處理功能以及良好的接口兼容性。Feko前處理的建模功能提供了各種規則幾何體的直接創建,支持全參數化的幾何尺寸輸入,可以進行多種布爾操作和旋轉、扭曲、螺旋、拉伸等操作。此外,幾乎所有目前的主流CAD軟件建立的模型都可以直接輸入到Feko中進行計算,這一功能大大簡化了復雜模型的構建難度。Feko友好的用戶接口使得用戶對解的設置和控制變得輕松自如,保證了具備電磁場基礎的用戶可以在短時間內完全掌握Feko的用法。獨特的循環控制進一步增強了分析和控制的能力。功能強大完善的后處理模塊可以得出所有關心的物理量,包括S參數、阻抗、方向圖、增益、極化、場分布、電流、電荷、RCS、SAR等,并可以以非常直觀、靈活的二維、三維、動畫、圖表及文件等方式輸出。此外,除了常規分析外,Feko還具備自適應頻率采樣的寬帶智能化掃頻技術、時域分析功能和優化設計功能,滿足了不同用戶的需求,節省了設計時間。其中尤為值得說明的是,自我調整掃頻技術這一技術的應用非常顯著地提高了掃頻分析的速度,多參數優化大大減少了優化的工作量,增強了優化的效果。