资料分享：HFSS/CST/FEKO电磁仿真软件对比及资料共享

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在求解电磁场问题时，利用麦克斯韦方程 +边界条件 的解析解对理解问题的物理本质有重要的指导意义。但由于实际环境的复杂性，往往需要通过数值分析才能找到最终解决问题的方法，所以商用电磁仿真软件熟练使用成为微波天线工程师的必备技能。

商用电磁仿真广泛应用于无线和有线通信、计算机、卫星、雷达、半导体和微波集成电路、航空航天等领域，从毫米波电路、射频电路封装设计验证，到混合集成电路、PCB板、无源板级器件、RFIC/MMIC设计，天线设计，微波腔体、衰减器、微波转接头、波导滤波器等设计等，而CST、HFSS和FEKO三个软件在天线设计中为最常用的三个软件。下面对计算电磁学算法进行了分类，如下图所示（来源：CSDN）。

可见，目前计算电磁学算法非常多，而其中有限元法 、矩量法 以及时域有限积分法 为最常用的算法。

ANSYS HFSS

【简介】

HFSS – High Frequency Structure Simulator，最先被Ansoft公司推出后被ANSYS公司收购，是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件。

【核心算法】

有限元法：一个物体或系统被分解为由多个相互联结的、简单、独立点组成的几何模型。这些独立的点数量是有限的，故称为有限元，它是求解偏微分方程的数值方法。

1. 采用物理上离散与分片多项式插值，因此具有对材料、边界、激励的广泛适应性；
   
2. 有限元基于变分原理，将求解数理方程变成代数方程组的求解；
   
3. 各环节易于标准化，程序通用性强。
   

【特点】

1. 常用于电小尺寸复杂结构天线的设计，尤其是高Q高谐振天线；
2. 适用于腔体滤波器、波导和复杂材料和结构；
3. 支持多核CPU并行计算，不支持GPU计算，内存要求高。
   

CST STUDIO SUITE

【简介】

CST STUDIO SUITE提供完备的时域、频域全波算法和高频算法，是用于设计、仿真、优化电磁系统的完备工具，目前已属于达索公司。

【核心算法】时域有限积分法

1. 直接时域计算，一次仿真可以模拟所有宽频带特性；
2. 适合模拟包含复杂结构、任意介质分布的空间电磁特性；
3. 所需内存和仿真时间都与空间网格数成正比。
   

【特点】

1. 常用于中型电大尺寸天线，用来评估宽带天线的时域特性；
2. 支持多核CPU并行计算，支持GPU计算，内存要求不高。
   

FEKO

【简介】

FEKO 最早以经典的矩‎量法 （MOM）为基础，后续加入了很多其他方法，并实现了这些方法的混合仿真，非常适‎合于天‎线设计、天线布局、雷达散射截‎面（RCS）、电磁兼容等各类电磁‎场分析问题‎，目前属于Altair公司。

【核心算法】

矩量法：将积分方程化为差分方程，或将积分方程中的积分化为有限求和，从而建立代数方程组。解析方面简单精确稳定，但需要大量计算。由于积分方程自动满足辐射边界条件，因而矩量法更适合开域问题，如辐射和散射、细线和均匀介质的处理。矩量法能准确的计算出所研究物体的电流分布，因而它可方便地估计电磁兼容所关心的噪声电流和噪声电压。

【特点】

1. 常用于电超大尺寸结构分析和长；
2. 通常混合多层快速单极子算法（MLFMA）、一致性几何绕射理论（UTD）等方法使；
3. 支持多核CPU并行计算，不支持GPU计算，内存要求高。