ADS HFSS CST

详细分析HFSS、ADS、CST各自优缺点及应用范围，看看你到底应该学习哪种仿真？声明：取自与非网RF社区好多RF工程师初学者一直问：我应该学习那种仿真工具呢？从哪个入手更简单一点儿？我想这个不能用学习的难易程度来决定学习哪一个，而是应该根据自己的专业领域和正在研究的项目内容来决定。

下面综合工程师的建议总结一下，希望对大家有所帮助。

一、HFSS 与ADS比较：1、ADS主要用来仿真电路（比如：微波射频电路、RFIC、通信电路），HFSS主要用来仿真器件（比如：滤波器、天线等等）；1、先说大的方向，如果你做，建议ADS。

如果天线、微波无源器件等建议HFSS或CST。

2、从仿真结果来看，HFSS是计算电硫场结果一般是可靠的，ADS 是计算电路或者两维半电磁场可以参考。

3、从电磁场性质来看，ADS不能仿三维电磁场，适用于微波高速电路的设计，对于这种平面电路的电磁场仿真一般都是2.5维的，HFSS适用于三维电磁场分析；4、从微波器件有源无源性来说，HFSS不能仿有源器件，但是ADS 可以仿真有源器件；二、CST 与HFSS比较：1、CST是基于FDID（时域有限积分法）电磁场求解算法的仿真器，适合仿真宽带频谱结果，因为只需要输入一个时域脉冲就可以覆盖宽频带。

HFSS是基于FEM（有限元法）电磁场求解算法的仿真器，适合仿真三维复杂结果，但是电长度较小。

建议是，在VHF的UWB使用CST设计优化天线，然后再到HFSS 中去细化和确认。

2、从运行速度比较：CST速度要快，HFSS就差强人意了，CST资源利用要高，HFSS太耗资源了，而且HFSS有点伤硬盘，它有太多的临时文件要存到硬盘上；3、从仿真精度比较：CST精度不如HFSS,仿真电小物体HFSS更精确,CST对电大物体较好（hfss仿辐射器比较精确,cst仿滤波器比较好）；4、从仿真宽度比较：带宽宽的话，cst比较方便。

hfss仿宽带需要分段，速度相对较慢；5、HFSS 是闭场比较准，而CST 开场比较准6、CST的画图比ADS方便。

射频EDA仿真软件介绍射频EDA（Electronic Design Automation）是一种用于射频芯片设计和仿真的软件工具，它通过电磁场仿真和电路仿真等功能，可以帮助设计者优化射频电路的性能和可靠性。

本文将介绍几款常用的射频EDA仿真软件。

1. ADS（Advanced Design System）ADS是美国Keysight（前身为安捷伦科技）推出的一款强大的射频和微波电路设计和仿真工具。

它包含了多种电路仿真方法，如基于S参数的线性仿真、基于混合EM的电磁仿真和基于直接时间域的高速数字仿真等。

ADS还内置了丰富的器件模型和库，方便用户进行仿真和优化。

此外，ADS还支持与SI/PI和系统仿真软件的集成，使得整个设计流程更加高效。

2. HFSS（High Frequency Structure Simulator）HFSS是美国ANSYS公司开发的一种基于有限元分析（FiniteElement Analysis）的高性能电磁场仿真软件。

它主要用于射频和微波领域，可以模拟复杂的电磁场分布和信号传输。

HFSS具有优异的求解速度和准确度，并且支持多种仿真技术，如频域仿真、时域仿真和混合仿真等。

此外，HFSS还提供了强大的后处理功能，可以用于绘制场强分布图、辐射图和散射参数图等。

3. CST Studio SuiteCST Studio Suite是德国CST公司开发的一款电磁场仿真软件套件，广泛应用于射频、天线和微波电路的设计和仿真。

CST基于有限差分时域（FDTD）方法，具有较高的计算速度和较低的内存占用。

CST StudioSuite提供了丰富的建模功能和后处理工具，可以实现多尺度建模、参数扫描和优化等操作。

此外，CST还支持与ADS和HFSS等软件的数据交换，方便不同工具之间的协同设计和分析。

4. AWR Microwave OfficeAWR Microwave Office是美国National Instruments（前身为奇美电子）开发的一款射频和微波电路设计软件。

电磁场仿真软件简介随着电磁场和微波电路领域数值计算方法的发展，在最近几年出现了大量的电磁场和微波电路仿真软件。

在这些软件中，多数软件都属于准 3 维或称为 2.5 维电磁仿真软件。

例如，Agilent 公司的 ADS（ Advanced Design System ）、AWR 公司的 Microwave Office 、Ansoft 公司的 Esemble、 Serenade和 CST 公司的 CST Design Studio 等。

目前，真正意义上的三维电磁场仿真软件只有Ansoft公司的HFSS 、 CST 公司的Mafia 、 CST Microwave Studio 、Zeland 公司的 Fidelity 和 IMST GmbH公司的EMPIRE。

从理论上讲，这些软件都能仿真任意三维结构的电磁性能。

其中，HFSS （ HFSS 是英文高频结构仿真器（ High Frequency Structure Simulator）的缩写）是一种最早出现在商业市场的电磁场三维仿真软件。

因此，这一软件在全世界有比较大的用户群体。

由于 HFSS 进入中国市场较早，所以目前国内的电磁场仿真方面HFSS 的使用者众多，特别是在各大通信技术研究单位、公司、高校非常普及。

德国 CST 公司的 MicroWave Studio（微波工作室）是最近几年该公司在Mafia 软件基础上推出的三维高频电磁场仿真软件。

它吸收了Mafia 软件计算速度快的优点，同时又对软件的人机界面和前、后处理做了根本性的改变。

就目前发行的版本而言，CST 的 MWS 的前后处理界面及操作界面比 HFSS 好。

Ansoft 也意识到了自己的缺点，在刚刚推出的新版本 HFSS（定名为 Ansoft HFSS V9.0 ）中，人机界面及操作都得到了极大的改善。

在这方面完全可以和CST 媲美。

在性能方面，两个软件各有所长。

在速度和计算的精度方面 CST 和 ANSOFT 成绩相差不多。

cst和hfss的算法CST和HFSS的算法CST（Computer Simulation Technology）和HFSS（High Frequency Structure Simulator）是两种常用的电磁仿真软件，它们都采用了不同的算法来解决电磁场问题。

本文将分别介绍CST和HFSS的算法原理及其应用领域。

CST是一种基于时域积分方程（TDIE）的电磁场仿真软件。

其算法核心是时域积分方程的离散化和求解。

时域积分方程是由麦克斯韦方程组通过格林函数推导得到的，它描述了电磁场在时域中的行为。

CST将时域积分方程离散化为差分方程，通过数值方法求解得到离散时间步长上的电场和磁场分布。

CST的算法优点是适用于各种频率范围的电磁场仿真，对于大型复杂结构的仿真效果较好。

CST广泛应用于电磁兼容性（EMC）、天线设计、微波电路设计等领域。

HFSS是一种基于有限元方法（FEM）的电磁场仿真软件。

其算法核心是有限元法的离散化和求解。

有限元法是一种将连续的物理问题离散化为有限个单元的方法，通过求解每个单元上的电场和磁场分布，得到整个结构上的电磁场分布。

HFSS的算法优点是适用于高频电磁场仿真，对于微波器件、天线、射频电路等高频领域的仿真效果较好。

HFSS广泛应用于无线通信、雷达系统、天线阵设计等领域。

CST和HFSS在算法原理上有所不同，也导致了它们在应用领域上的区别。

CST适用于低频和中频范围的电磁场仿真，尤其擅长于处理大型复杂结构。

而HFSS适用于高频范围的电磁场仿真，尤其擅长于处理微波器件和天线等高频领域的仿真。

除了算法原理和应用领域的不同，CST和HFSS在用户界面和操作流程上也有所差异。

CST的用户界面较为简洁直观，操作流程相对简单，适合初学者使用。

而HFSS的用户界面相对复杂，操作流程相对繁琐，需要一定的经验和技巧才能熟练使用。

CST和HFSS是两种常用的电磁场仿真软件，它们分别采用了时域积分方程和有限元方法来解决电磁场问题。

ADS和HFSS、CST联合仿真
ADS和HFSS/CST联合仿真
ADS软件具有强⼤的电路系统级仿真功能，⽽HFSS、CST能够进⾏精确的3D电磁仿真计算，对⽆源器件的仿真优化具有较⾼的精度。

因此结合⼆者的优势，我们可以实现：⼀、在ADS中构建⽆源电路模型，进⾏初步的优化仿真；并最终导⼊HFSS或CST中进⾏精确仿真优化验证。

1.在ADS中构建平⾯结构的⽆源电路拓扑，并layout⾄momentun（ADS中的
2.5维仿真
模块）中，此时schematic中的电路拓扑已经转化为实际的电路版图，最后将momentun 的版图以DFX(flattened)形式export出来。

此时的DFX格式的版图已经可以使⽤AutoCAD打开。

现以⼀个低通扇形偏置电路说明。

图1. ADS中拓扑图图2. layout⾄momentum版图
仿真结果：
图3. 仿真结果
导出时需要注意的是将momentun中版图的端⼝和⽹格取消！
图4. 导出操作
选择DFX(flattened)格式，并选择路径保存⽂件，我们可以将其专门保存⾄⼀⽂件夹，以便于CAD导⼊该⽂件。

导出后⽤CAD 打开如下图：
图5.导出导CAD中的图
2.利⽤HFSS或CST将DFX形式的版图打开，此时版图中的电路结构已经导⼊到HFSS或CST
模型中，只需再建⽴电路基⽚的厚度和其他⼀些端⼝设置，就可以进⾏仿真。

CST模型和HFSS模型相互转换的步骤A++资源N002——CST 模型和HFSS 模型相互转换通过本⽂档，你也可以学到如何将HFSS 模型转换到PCB 加⼯版图，就是HFSS--CST--CAM350--PCB ，参见A++资源N001——如何将CST 模型转化为PCB 版图，⾄于为什么这样，这是因为HFSS 本⾝如果直接往PCB ⾥⾯转化，默认每次只能导出⼀层，但是CST 可以同时导出多层，因此建议先将HFSS 结构导⼊CST 中，再转化为PCB 版图。

⽬录第1章使⽤软件环境 ............................................................................................................... 21.1CST2011（CST STUDIO SUITE ） ............................................................................ 21.2HFSS 13 ........................................................................................................................ 2第2章CST 导⼊HFSS .............................................................................................................. 22.1图1 原始CST 模型结构图1 ....................................................................................... 22.2图2 原始CST 模型结构导出sat 过程 .......................................................................... 22.3图3 原始CST 模型结构导出sat 过程并另存为csttohfss ............................................ 32.4图4 打开⼀个新的HFSS ⼯程 .................................................................................... 32.5图5 HFSS 中导⼊由CST 导出的sat ⽂件 ...................................................................... 42.6图6 HFSS 中导⼊由CST 导出的sat ⽂件 ...................................................................... 42.7图7 HFSS 中导⼊由CST 导出的sat ⽂件 ................................................................... 52.8图8 HFSS 中导⼊由CST 导出的sat ⽂件后的hfss 模型 ............................................ 5第3章HFSS 导⼊CST .............................................................................................................. 63.1图9 HFSS 原始模型结构图 ......................................................................................... 63.2图10 HFSS 原始模型导出sat ⽂件 ............................................................................... 73.3图11 HFSS 原始模型导出sat ⽂件 ............................................................................... 73.4图12 HFSS 原始模型导出sat ⽂件设置 ....................................................................... 73.5图13 CST 打开⼀个新⼯程 ......................................................................................... 83.6图14 CST 导⼊HFSS 导出的sat ⽂件 ............................................................................ 83.7图15 选择导⼊HFSS 导出的sat ⽂件 .......................................................................... 93.8 图16导⼊HFSS 导出的sat ⽂件 .. (9)A++第1章使⽤软件环境1.1 CST2011（CST STUDIO SUITE ）1.2 HFSS 13如果采⽤其他版本的软件也是可以的，不同版本的相关设置和步骤基本是⼀样的第2章 CST 导⼊HFSS2.1 图1 原始CST 模型结构图1此处通过不同视⾓展⽰本教程使⽤的CST 模型结构。

ADS、HFSS、CST 优缺点和应用范围详细教程
一、HFSS 与ADS 比较：
1、ADS 主要用来仿真电路（比如：微波射频电路、RFIC、通信电路），HFSS 主要用来仿真器件（比如：滤波器、天线等等）；
1、先说大的方向，如果你做电路，建议ADS。

如果天线、微波无源器件等建议HFSS 或CST。

2、从仿真结果来看，HFSS 是计算电硫场结果一般是可靠的，ADS 是计算电路或者两维半电磁场可以参考。

3、从电磁场性质来看，ADS 不能仿三维电磁场，适用于微波高速电路的设计，对于这种平面电路的电磁场仿真一般都是2.5 维的，HFSS 适用于三维电磁场分析；
4、从微波器件有源无源性来说，HFSS 不能仿有源器件，但是ADS 可以仿真有源器件；。

电磁仿真（HFSS、CST、Feko）时域频域精准配置推荐2018 电磁仿真(HFSS、CST、Feko)时域频域精准配置推荐2018目录1. 电磁仿真计算特点与硬件配资分析2. 电磁仿真计算绝配~UltraLAB工作站介绍3. 电磁仿真计算硬件配置（单机与集群）推荐一．电磁仿真计算特点与硬件配置分析电磁场仿真软件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、波导录波器等设计等1.1 电磁仿真算法分类、计算特点计算电磁学（CEM）方法大致可分为2类：精确算法和高频近似方法。

（1）全波精确计算法包括差分法（FDTD，FDFD）、有限元（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，在解决电大目标电磁问题中最有效的方法为多层快速多极子方法。

（2）高频近似方法一般可归作2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）等算法计算特点汇总如下小结：1. 时域算法，属于显式算法，传统的CPU多核加速比好，核数越多计算越快，此外，并行度高，支持GPU加速计算，注意大部分求解器对GPU要求是双精度计算为主，也就是说需要用双精度性能高的GPU卡2 频域算法，属于隐式算法，支持多核并行计算，但核数并行计算有限，不支持GPU计算，提升性能的手段，就是提升CPU的频率，足够大的内存，值得注意当内存非常大的时候（超过192GB），硬盘io性能非常关键1.2 对并行计算求解过程分析如何配置CPU要根据求解过程和算法特点，尤其要了解时域、频域两大算法特点紧密结合，这样才能更高效更合理，从并行求解流程图看，循环计算过程是单核和多核交叉过程上图可以看出，CPU选型非常重要，CPU睿频足够高，大幅缩短【阶段1】求解时间，和整机足够核数+高频运行，大幅缩短【阶段2】的求解器解算时间常规工作站卖家，提供的机器往往多核忽视了睿频的重要性，整个计算过程效率非常低，因此硬件配置注意：1. 如果是时域算法为主，例如FDTD、FIT求解器，由于并行度高，工作站配置尽量多核，可显著提升求解速度，同时注意阶段1睿频高的处理器更快，如果是以GPU计算为主，可以配置CPU频率高，核数少的，这样整个过程显著提升2. 如果是隐式算法为主，例如 FEM，MOM求解器，由于并行度有限，一定要睿频尽可能高，同时保证足够的核数的并行，这样整个求解过程无死角瓶颈3. 如果是多种算法并用，CPU要足够核数与高睿频之间选择一个兼顾的规格，三种应用（时域算法、频域算法、混合算法）都均能确保工作站硬件计算性能最大化考虑到上述计算特点，CPU的选择对整个求解过程极其重要，下面是最新上市的intel Xeon Schalable(可扩展)处理器多种规格，UltraLAB选型分析：1.3 CEM求解规模与硬件配置推荐a）基于时域算法~UltraLAB硬件配置参考（CPU类）b）基于频域算法~UltraLAB硬件配置参考c）基于超大规模时域算法求解GPU选型如果以GPU求解为为主，可选的GPU卡参考下表二．基于电磁仿真计算的UltraLAB机型介绍UltraLAB是西安坤隆计算机科技有限公司推出的定制图形工作站品牌，经过多年发展，该产品拥有傲视群雄的三大领先优势：先进计算硬件架构、完整齐全行业应用定制方案、专业硬件系统优化技术，大幅超越同类的“图形工作站”产品，我们提供基于电磁仿真计算应用最快硬件架构产品系列2.1 极速图形工作站H490介绍配置特点：（1）CPU具有超高的频率，中小规模时域与频域求解，发挥极致性能6核5.0GHz，8~10核4.8GHz，12~14核4.6GHz，16~18核4.4GHz（2）GPU 支持双GPU架构超算显著优势：和市场上单路cpu架构的工作站（单Xeon E5v4，单Xeon W-2100系列，单Xeon Schalable系列）相比，拥有超高频率，在多核并行计算（特别是频域求解），性能出众2.2 高性能计算工作站EX620配置特点：CPU 支持双Xeon Schalable（可扩展）处理器，拥有更高频率和更低延迟，中大规模时域与频域求解，发挥极致性能提供规格：24核*4GHz/4.2GHz36核3.7GHz/3.7GHz40核3.1GHz/3.7GHz48核*3.5GHz/3.7GHz56核*3.3GHz/3.8GHzGPU 支持双GPU架构超算显著优势：和市场上常规双路cpu工作站（双Xeon E5v4，双Xeon Schalable系列）相比，拥有更高频率，多核并行计算（时域、频域算法），定位精准高效，显式计算（EX620i）、显式隐式计算通吃（EX620）2.3 超大规模仿真计算机型Alpha720配置特点：CPU 支持4颗Xeon E7v4处理器(最高到96核)，拥有更高频率和更低延迟，超大规模时域算法求解，极致性能提供规格：72核2.8GHz，96核2.7GHzGPU 支持双GPU架构超算显著优势市面上唯一的最快时域求解（CPU计算架构）工作站，极致性能还静音2.4 图灵超算工作站GX490M或GX620MGX490M配置特点：CPU 具有超高的频率，中小规模时域与频域求解，发挥极致性能提供规格：10核4.8GHz，12~14核4.6GHz，16~18核4.4GHz GPU 支持7块双槽GPU卡GX620M配置特点：CPU 支持双Xeon Schalable（可扩展）处理器，拥有更高频率和更低延迟，中大规模时域与频域求解，发挥极致性能提供规格：24核4GHz，36核3.7GHz，40核3.1GHz，48核3.5GHz，56核3.3GHzGPU 支持9块双槽GPU卡显著优势市面上唯一的基于办公环境（静音级）最强大GPU超算性能时域求解计算系统，同时兼顾频域隐式算法极致性能展现各种机型性能与差异对比表三．电磁仿真计算硬件配置（单机与集群）推荐提供单机CPU、单机GPU、集群架构的全面完整的硬件配置方案3.1 基于多种算法（CPU计算）单机工作站硬件配置方案3.2 基于时域求解（GPU计算架构）单机硬件配置方案3.3 基于分布式集群的硬件配置方案方案1 基于CPU计算的分布式集群方案方案2 基于CPU+GPU异构超算的分布式集群方案说明：（1）上述报价仅仅是硬件系统，还需要作业调度系统及安装调试、培训、维护费用（2）该集群中，每个计算节点比市场上低频双Xeon架构配置，性能更高，保证循环过程中，每个环节计算性能发挥到极致。

天线HFSS、CST仿真设计为什么不靠谱？在设计通讯终端产品天线时，利用电磁仿真软件建模设计天线，其结果往往与实际差异很大，很多理论派的学者，在接到天线设计项目时，花费大量时间在软件建模上，在得到理想的天线Pattern后，打样就出问题，浪费宝贵的项目时间。

今天就来给大家讲一讲为什么在真实电子产品上设计天线的时候只做电脑HFSS、CST等仿真设计就直接定天线不靠谱。

首先我们要理解电脑HFSS、CST等仿真软件的原理。

这类软件的工作原理是将所需设计产品的3D模型导入到电脑仿真软件中，或者自己在软件上建立模拟实际产品的3D模型，然后将模型的材质设置成通用材质，再在此模型的基础上完成天线设计并用软件计算天线的技术参数指标。

HFSS天线仿真界面基于以上原理，我们可以知道，电脑软件仿真存在诸多不准确的因素，这些因素都会导致仿真结果不准确。

1、 3D模型和最终的真实产品的差异很多时候3D模型是仿真人员自己根据客户的产品建立的简化模型，这种简化模型与实际产品之间存在差异，这种差异直接会导致仿真结果存在偏差。

即便是将客户的真实外壳3D图以及电路板图的真实尺寸导入进行仿真，但客户产品中的配件内部构造情况、图档与实际偏差情况一概不知，自然仿真的结果就不可能准确无误了。

2、通用材质参数与真实产品材质参数的差异这也是一个很常见的情况，在完成上面的3D模型之后，仿真人员需要确定模型中各种不同部件的材质的参数（包括介电常数和损耗）。

很多客户自己都无法准确知道自己使用的产品材质参数，仿真人员又是如何确定的呢？这个时候仿真人员通常将材质设置成通用材质，比如金属统一设置成PEC（理想导体）、塑料统一设置成通用塑料参数等。

但是实际上金属有铁、铝、铜等各种不同材质，不同塑料的介电常数也从2.8到4.0不等，这些看起来差不多的材质实际的参数都有很大的差异，直接简单设置必然带来仿真参数与真实产品的差异。

3、仿真软件自身准确性差异做过天线仿真的人都知道一个现象，将完全相同的模型导入到不同仿真软件中进行天线仿真，仿真出来的结果是有差别的。