AWR中的电磁仿真算法—特点与运用场景
在使用AWR软件进行射频电路、芯片设计时，发现其中有非常多的仿真器选项，这些电磁仿真器有什么特点呢？在此简单分析介绍。
| 算法名称 | 运用场景 | 特点 |
|---|---|---|
| AXIEM算法 | 微带线、带状线、MMIC | 矩量法运算，适合2.5D结构的仿真 |
| Analyst算法 | 复杂的封装、连接器、天线 | 有限元法FEM，和HFSS类似，适合电小物体，精度高速度慢 |
| Clarity算法 | 大型、复杂的三维电磁结构 | 主打并行计算，速度快，估计比较吃资源 |
| EMX算法 | RFIC | 收购的，适合芯片级的设计 |
| Celsius算法 | 功率放大器等发热器件 | 热仿真 |
| EMSight | 天线、滤波器、射频开关 | 似乎是万金油，全波仿真，速度较慢 |
| ACE | 射频电路 | 不是传统的EM算法，只是用了器件的EM模型，速度快精度低，初步验证用用还行 |
目录
- AWR中的电磁仿真算法---特点与运用场景
- 1、AXIEM算法
- 2、Analyst 电磁仿真
- 3、Clarity电磁仿真
- 4、EMX 电磁仿真算法
- 5、Celsius仿真算法
- 6、EMSight电磁仿真算法
- 7、ACE 电磁仿真算法
1、AXIEM算法
官方介绍手册：AWR AXIEM
主要功能：
- 是一个高效的 3D 平面电磁仿真工具，基于矩量法 (Method of Moments, MoM)。
- 适用于模拟和分析平面电路，如微带线、带状线、天线、滤波器等结构。
应用场景：
- 在 PCB、IC 封装以及 RFIC 设计中广泛应用，用于仿真和优化平面结构的电磁性能。
- 对于高频电路设计，特别是需要精确分析平面结构的电磁场分布和相互作用的场景，AXIEM 提供了高精度的仿真结果。
2、Analyst 电磁仿真
官方介绍手册：AWR Analyst
主要功能：
- Analyst 是一个高性能的 3D 电磁仿真工具，基于有限元法 (Finite Element Method, FEM)。
- 专门用于模拟和分析复杂的三维电磁结构，提供精确的电磁场分布和电磁参数计算。
- 能够处理各种三维结构，包括复杂的封装、连接器、天线和其他高频电路组件。
应用场景：
- 在复杂封装、天线设计、连接器和波导等三维结构的电磁仿真中广泛应用。
- 适用于需要高精度 3D 电磁场仿真的场景，如复杂的 IC 封装、3D 互连和高频组件设计。
- 特别适合分析电磁干扰 (EMI)、电磁兼容 (EMC)、信号完整性 (SI) 和功率完整性 (PI) 等问题。
- 提供详细的电磁场分布、散射参数 (S-parameters) 和辐射特性，帮助设计师优化电路性能并提高设计的可靠性和效率。
3、Clarity电磁仿真
官方介绍手册：Clarity 3D Solver（这个要注册账号后才能查看）
主要功能：
- Clarity 是一个高性能的 3D 电磁仿真工具。
- 专注于处理大型、复杂的三维电磁结构，提供高精度的电磁场分布和电磁参数计算。
- 利用高度并行计算能力，能够高效地处理大规模仿真任务，显著减少计算时间。
应用场景：
- 在大型天线阵列、复杂的 PCB 设计、IC 封装和 3D 互连设计中广泛应用。
- 适用于需要高精度和高效仿真的场景，如大规模天线阵列、电磁兼容 (EMC) 分析和高频电路设计。
- 特别适合处理大规模 3D 电磁仿真需求，能够准确预测复杂结构的电磁行为和相互作用。
- 提供详细的电磁场分布、散射参数 (S-parameters)、辐射特性和信号完整性 (SI) 分析，帮助设计师优化复杂电路和系统的性能。
4、EMX 电磁仿真算法
官方介绍文章：EMX介绍
全称：EMX (Electromagnetic Xplorer)
主要功能：
- EMX 提供高效的寄生参数提取功能，能够准确模拟 RFIC 和模拟电路中的电磁行为。
应用场景：
- 适用于 RFIC 和模拟电路中的寄生参数提取和电磁仿真。
- 可用于分析微带线、封装和 PCB 中的电磁效应，帮助设计师优化电路性能。
特点：
- EMX 提供了直观的用户界面，易于设置仿真参数和查看仿真结果。
- 它能够处理复杂的电路结构，包括微带线、封装和 PCB 中的各种元件。
- EMX 具有高度的灵活性，能够适应不同类型和规模的电磁仿真需求。
优势：
- EMX 提供了高精度的电磁仿真结果，能够帮助设计师快速准确地评估电路性能。
- 它可以与 AWR Design Environment 紧密集成，实现电路设计和电磁仿真的无缝衔接。
EMX 专为分析硅片上的无源器件进行了优化。它主要针对平面导体和小孔径，就像片上互连一样进行了优化。它还拥有来自所有主要晶圆厂的广泛的 PDK 库。这种组合意味着它能够在晶圆制程中为硅片上的无源器件提供快速准确的结果。但仅限于这种特殊情况。幸运的是，这是一个很大的特殊情况，因为越来越多的无源器件正在被移到芯片上。
5、Celsius仿真算法
官方介绍手册：AWR/Celsius In-Design Thermal Analysis Workflow
全称：Celsius Thermal Solver
主要功能：
- Celsius 能够对 RF 和微波组件进行热仿真，帮助设计师评估电路在不同工作条件下的温度分布和热效应。
- 它可以与 AWR Design Environment 紧密集成，实现在同一平台上进行电磁和热仿真，提高仿真准确性和设计效率。
应用场景：
- 适用于评估 RF 和微波组件的热性能，如功率放大器、射频滤波器和天线等。
- 可用于分析电路在高功率工作或不同环境温度下的热响应，帮助设计师优化电路布局和散热设计。
特点：
- Celsius 提供了直观的用户界面，易于设置仿真参数和查看仿真结果。
- 它能够处理复杂的电路结构，包括微带线、封装和 PCB 中的各种元件。
- Celsius 具有高度的灵活性，能够适应不同类型和规模的热仿真需求。
优势：
- Celsius 提供了高精度的热仿真结果，能够帮助设计师快速准确地评估电路的热性能。
- 它能够与 AWR Design Environment 中的其他工具无缝集成，实现多物理场景下的仿真和分析，提高设计效率和准确性。
6、EMSight电磁仿真算法
AWR 射频仿真软件中的 EMSight 是一种用于电磁仿真的工具，具有以下主要特点和功能：
主要功能：
- EMSight 用于分析和优化 RF 和微波电路中的电磁性能，如天线、滤波器、射频开关等。
应用场景：
- 适用于分析复杂电路结构的电磁性能，如天线阵列、射频前端模块和高频电路板。
- 可用于评估电路的散射参数 (S-parameters)、辐射特性和信号完整性 (SI)。
特点：
- EMSight 提供了直观的用户界面，易于设置仿真参数和查看仿真结果。
- 它能够处理各种类型的电路结构，包括平面结构、三维结构和微带线等。
- EMSight 具有高度的灵活性，能够适应不同类型和规模的电磁仿真需求。
优势：
- EMSight 提供了高精度的电磁仿真结果，能够帮助设计师快速准确地评估电路的性能。
7、ACE 电磁仿真算法
ACE实际上不是传统的EM仿真，类似于使用器件EM模型进行电路仿真，而不是对整体结构进行EM仿真。速度快，精度低，适合初步验证。
全称：ACE (Automated Circuit Extraction)
主要功能：
- ACE 用于从电路布局中提取准确的电路元件参数，如电感、电容和电阻。
- 它能够分析复杂的 RF 和微波电路，并生成等效的电路模型，用于电路仿真和优化。
应用场景：
- 适用于分析 PCB、集成电路封装和天线等 RF 和微波电路的电磁性能。
- 可用于在设计过程中快速评估电路的性能，并进行必要的优化。
特点：
- ACE 提供了直观的用户界面，易于设置仿真参数和查看仿真结果。
- 它能够处理各种类型的电路结构，包括微带线、射频开关和射频放大器等。
- ACE 具有高度的灵活性，能够适应不同类型和规模的电磁仿真需求。
优势：
- ACE 能够快速准确地提取电路元件参数，帮助设计师在设计早期就能够评估电路性能。
- 它能够与 AWR Design Environment 中的其他工具无缝集成，实现电磁仿真和电路仿真的紧密结合，提高设计效率和准确性。
