在廣泛的高頻結構建模中，ＥＭ仿真器這一強大工具結合了具有直觀界面和易于使用的聲學、機械及電氣設計組件。在高頻器件建立之前，仿真高頻器件有助于避免設計和制造中的陷阱。所幸的是，預測ＲＦ和微波電路行為的工程師們有著各種各樣的電磁（ＥＭ）求解器以供挑選，但選擇一種最佳的仿真工具應該需要考慮一些實際的準則。

有幾種類型的求解器，每一類求解器都對應于某一類最適合求解的問題。一些電腦輔助工程（ＣＡＥ）工具，如基于有限元法（ＦＥＭ）或有限差分法（ＦＤＭ）的求解器，或者密切相關的方法，例如作為傳輸線矩陣（ＴＬＭ）法，是適合于分析任意復雜的三維（３Ｄ）幾何結構。但如果采用合理的假設來減少這類結構的復雜性，并且可以在求解器中使用該結構的一些已知性能，然后其他方法可以與相當密切的結果一起使用，例如積分方程／矩量法（ＭｏＭ）求解器。這些分歧主要突出表現在已開發的用于綜合利用的程序與專用于解決特定問題的軟件之間。與之相反，另一個考慮的是，時域分析非常適合于寬帶項目，尤其是當必須考慮非線性效應的時候，而頻域分析對強諧振、高Ｑ結構而言是理想的。

在某些方面，商用高頻仿真器類似于“巫術”，這是因為其是基于一套算法，而該算法往往并非眾所周知，盡管使用仿真器的結果通常會被公布。少數例外之一就是ＥＭ３ＤＳ（電磁３Ｄ求解器）程序。在２０００年，意大利Ａｎｃｏｎａ大學（目前的ＵｎｉｖｅｒｓｉｔàＰｏｌｉｔｅｃｎｉｃａｄｅｌｌｅＭａｒｃｈｅ）的研究人員開發并出版了ＥＭ仿真器的新思想。那時，他們的方法只是在非商用中得以實現，是針對特定問題的學術軟件。他們的一些想法已在一份文件中公布；該理論獲得了進一步發展，并隨后在技術論文中發表。

當時，研究人員正在尋找一家有興趣的公司在商業產品中實現其算法，雖然他們發現這不是一個簡單的問題，因為在已發表的文件中可很容易地獲得該知識產權（ＩＰ）。因此，研究人員建立了他們自己的公司，即微波與電磁學（ＭＥＭ）研究公司，其主要是對嵌入其研究成果ＥＭ３ＤＳ軟件的新產品進行開發并實現商品化。ＭＥＭ研究公司還為希望外包這些職能的公司，提供將新的公司青年工程師與其學術人員的經驗進行融合的服務，例如研究和開發（Ｒ＆Ｄ）以及設計。

由于有了ＥＭ３ＤＳ最早的版本，提高了性能和可用性，使其成為許多ＭＭＩＣ的設計師的首選工具，即使程序背后的基本原理依然存在。Ａｎｃｏｎａ的研究人員已經分享了哲學家ＫａｒｌＲ．Ｐｏｐｐｅｒ的信念，認為科學理論應該提交給最大可能的“虛構”受眾，從而找出弱點和可能的失敗場景。Ａｎｃｏｎａ研究人員斷定尋求其理論錯誤的最好方法，就是通過在用戶友好的軟件程序中嵌入這些理論，并允許該軟件的用戶可以對這些理論進行測試。

這一做法被有效發揮。軟件客戶，不論是作為小型企業還是大型企業，都已向該軟件的開發者報告了關鍵問題，將項目設計師所需的學術環境連接到工作性能。ＭＥＭ研究公司完成了該軟件開發的其他部分，即在ＥＭ３ＤＳ中測試和連接算法。

因此，在電磁仿真器中許多ＥＭ３ＤＳ的特性是獨一無二的，例如耦合ＥＭ和聲學／力學模型的功能，從而將這類設備作為體聲波（ＢＡＷ）諧振器來處理，或者使用跨導受控電流源來建立線性有源器件模型，如高電子遷移率晶體管（ＨＥＭＴ）以及金屬半導體場效應晶體管（ＭＥＳＦＥＴ）。

ＥＭ３ＤＳ（圖１）實現了被稱為廣義橫向諧振／衍射法（ＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＲｅｓｏｎａｎｃｅ／ＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＡｐｐｒｏａｃｈ，ＧＴＲＤ）的技術。這是一種頻域技術，其涉及到利用ＭｏＭ法求解積分方程。它利用Ｇｒｅｅｎ的金屬箱函數，并利用體積電流定義了金屬與介電斷點。由于使用了體積電流，它基本上屬于三維工具；不過，用戶可以采用體積電流代替表面電流，從而實現２．５維（２．５－Ｄ）的工作模式。２．５－Ｄ模式是作為３Ｄ模式的受限情況獲得的，保留了很多的３Ｄ模式功能，同時簡化了模型，并極大減少了計算量。然而，對于某些情況，如建立介質諧振器（ＤＲ）、ＢＡＷ諧振器，或介質斷點模型，３－Ｄ模式仍然是需要的（圖２）。

例如，對于ＢＡＷ諧振器，ＥＭ３ＤＳ定義了一種特殊類型的介質材料，其中介電常數和損耗是頻率的函數。這種特殊材料的頻率行為，通過聲學分析進行了初步計算，其中等效傳輸線被用于對聲波傳播進行建模。作為這一分析的一部分，用戶指定該壓電材料以及周圍材料堆積的力學性能，在對話窗口內對該壓電材料的有效介電常數創建參數參考。一旦被指定，這些參數可以用于該ＥＭ３ＤＳＥＭ求解器（圖３和圖４）。

ＥＭ３ＤＳ允許設定任何參數。它還允許通過輸入頻率依賴的表達式來定義材料，通過內部分析器幫助創建模型。這向用戶提供了一個創建原始模型的必要自由。ＥＭ３ＤＳ通過將其封裝在金屬盒內來分析結構。這使得模型屏蔽結構成為可能，并使得仿真引擎更加準確，這是因為封閉邊界的方法提供了高的動態范圍。對天線進行建模，在盒子的頂部和底部覆蓋處可以使用吸收邊界。ＥＭ３ＤＳ的２００７版包括了幾項新的圖表（極化圖、遠場２－Ｄ圖、遠場３－Ｄ圖），用以幫助設計天線（圖５）。

此外，頂部、底部，以及兩個側壁可以換成理想的磁疇壁，當建模對稱結構時使用。被稱為“對稱向導”的后處理工具有助于對稱多端口結構的建模，結合兩個更簡單的仿真，其中磁和電平面依次取代對稱平面。并且，ＥＭ３ＤＳ中盒子的頂部和底部可以被無限矩形波導所代替，填充任意材料。

雖然采用ＥＭ３ＤＳ對結構進行分析，該結構被封閉在一個盒子里，但它們必須適合網格。這使得有可能更容易地從其它軟件程序輸入結構，這是因為實現ＧＤＳＩＩ和ＤＸＦ雙向濾波器有助于在這些計算機輔助設計（ＣＡＤ）文件之間進行轉換。當使用嵌入式優化時，直接采取行動，并不斷在參數上定義圖形，這是非常有用的（圖６）。

大部分ＭｏＭ程序使用專用的快速傅立葉變換（ＦＦＴ）法來盡快填補Ｇｒｅｅｎ函數；付出的代價是固定的網格，其上的ＦＦＴ被執行。另一方面，ＥＭ３ＤＳ從第一頻點的計算中（即所謂的漸近行為）提取某些頻率獨立的信息，并對所有其他的頻率點重復使用它。因此，ＥＭ３ＤＳ中第一頻點的計算通常需要花費比使用基于ＦＦＴ的程序更多的時間，盡管余下頻率的計算更快，但是仍然準確。當使用ＥＭ３ＤＳ的“ＳｍａｒｔＦｉｔ”工具時，該功能是非常有用的：該軟件自動選擇頻率來執行ＥＭ計算，搜索頻率響應的極點和零點。一旦執行，利用所關心電路或結構的正確有理多項式為電路或結構來復原全波段響應。該方法還提供了對依據等效電路所采用的多項式的解釋，并自動提取寬帶集總器件電路的代表（圖７）。在ＥＭ３ＤＳ中，利用集成基本線性電路仿真器，可以將集總和分布參數連接到ＥＭ仿真器（圖８）。

ＥＭ３ＤＳ中的端口是標準的“ｄｅｌｔａ帶隙”端口，即在導體中用于跨越人工帶隙的單位電壓發生器，并估算了輸入導納。一旦已知導納（Ｙ）的矩陣，所有其他參數就可以從中計算出來。在ＥＭ３ＤＳ中有幾種端口可以考慮，即邊界端口、通過端口、通過內部端口、平面內部端口以及差分端口。邊界端口定義在導體和金屬外殼之間；通過端口是類似的，但所定義的跨越通路，即沿著介質堆層（在某種意義上，垂直）。內部端口普遍為不接地的端口，對很多功能有用（如令人興奮的偶極子和縫隙天線、特性化封裝，以及連接有源器件）。

任何情況下，一個端口代表一個ＥＭ仿真器的斷點，就像ＥＭ３ＤＳ一樣，大多數情況下，這對于消除斷點是很重要的。為此，ＥＭ３ＤＳ的開發人員利用多端口短開路校準（ＳＯＣ）法，實現對斷點的一般處理，而無需有關端口斷點類型的假設。

此外，如果端口被連接到傳輸線，或一組交互耦合傳輸線，根據先前公布的算法，有關傳播特性的信息被回收。通過后處理算法對差分端口進行處理，使其可以在已有仿真之上被定義來執行標準端口。由于ＥＭ３ＤＳ封閉作為一般波導校準法來實現，其可以用于對一些矩形波導元件建模，如諧振腔和濾波器。波導可以通過任何標準端口來激發，被用來作為“條帶到波導”的轉換。后者的響應被回收，并由一個校準過程最終取消。在ＥＭ３ＤＳ２００７中，這一過程也被產生用于多訪問模式的情況，提供了廣義導納矩陣（ＧＡＭ）的轉換。

與用戶的戰略伙伴關系和緊密合作使ＭＥＭ研究公司取得了關鍵的成功。例如，ＥＭ３ＤＳ是ＭＥＭＳ開發商Ｃｏｖｅｎｔｏｒ公司的首選工具，與多物理工具Ｃｏｖｅｎｔｏｒｗａｒｅ一起使用。因為兩款程序之間的密切聯系，有些客戶將ＥＭ３ＤＳ認為是Ｃｏｖｅｎｔｏｒｗａｒｅ的一部分，利用ＧＤＳＩＩ代碼進行數據交換。

ＭＥＭ研究公司與應用波研究公司的合作伙伴關系形成了與該公司微波辦公軟件（ＭｉｃｒｏｗａｖｅＯｆｆｉｃｅｓｏｆｔｗａｒｅ）的無縫集成。ＡＷＲ和ＭＥＭ研究公司的共同客戶往往將ＥＭ３ＤＳ視為微波辦公軟件中ＥＭ引擎的一款替代ＥＭ仿真器，同時利用微波辦公軟件編輯器及其與其他ＡＷＲ系列程序的集成功能。可以對使用Ｔｏｕｃｈｓｔｏｎｅ格式的輸出和輸入結果進行比較。此外，有可能對來自掃描任何文檔的點陣圖進行直接輸入（用于直接比較，或來對文檔的數據進行恢復）。

ＥＭ３ＤＳ提供了各式各樣進行數據分析的電流／場的表和圖。所有的圖在頻率或相位上可以是動畫的，同時修改了激勵和端點條件。動畫可以輸出，再次用于演示文稿或儲存在ＥＭ３ＤＳ文件中。動畫的使用極大有助于理解結果、網格的質量、有關于耦合的原始問題，以及講授微波設計中電磁學的原理。事實上，在全世界的一些大學和研究機構中，ＥＭ３ＤＳ是用于這一最后目的，這是由于其直觀的界面和有效的后處理功能。

牢記這一點，ＥＭ３ＤＳ開發靈活，ＥＭ３ＤＳ２００７介紹了一個腳本引擎，用以獲得訪問大部分ＥＭ３ＤＳ功能，這包括主要的ＥＭ３ＤＳ菜單。該程序采用面向對象的Ｐａｓｃａｌ腳本，這是直觀的，具有嵌入式調試器。

當選擇高頻仿真器時，應該考慮成本。因為ＥＭ３ＤＳ是負擔得起的，小公司可以利用其仿真功能，而更大規模的公司可以將其添加到他們的設計工具中，只有微不足道的財政影響。對于添加其的要求，ＥＭ３ＤＳ是在打折的基礎上提供給大學和非營利組織的