现代电子技术高速发展,伴随着特征尺寸的不断减小,集成度及时钟频率的持续提高,微波及高速电路系统的电特性分析越发显得重要,因应于此,相关各领域的研究如火如荼,百花齐放。目前,电磁场全波分析、参数提取、电路建模、快速电路分析及商用软件开发等方面的研究已经较为丰富及成熟;但是由于一些实际的困难,有关几何结构层次的设计综合的研究却进展缓慢,仍然停留在依赖传统的经验方法或依赖EDA软件不断仿真试验的阶段,相关研究甚少。基于以上背景,本文主要针对微波与高速电路计算机辅助分析与设计,以几何结构层次的快速分析及设计综合为目标,围绕微波与高速电路中的参变分析及多参数模型建立展开研究。全文主要包括以下几方面内容:1)阐述了尺寸维渐近波形估计(AWE)的基本原理,并在其基础上作了一些修正;提出了更好的和更一般化的简化和求导方案,并且提出了AWE结合分块矩阵思想,更好地发挥了AWE方法的效能,尤其适用于在大块电路固定条件下设计和调整小块电路情况。2)提出了一种新型自适应分段的方法。该方法以高精度的逼近模型(Padé有理模型及伪谱多项式模型)作为基础,综合采样点校验和模型间校验,克服了传统的插值和逼近方法往往无法准确高效地分析具有高度的非线性和多峰特点一类问题的困难,应用于电源/地平面阻抗特性分析中,很好地满足了准确度和高效率的双重要求。3)提出了基于洛朗级数的渐近波形估值法。传统的渐近波形估计技术,存在一定缺陷:比如1)有时系数矩阵本身在展开点处奇异,不能求逆;2)泰勒级数展开只在收敛圆内有效,逼近范围有限等。针对这些问题,新方法基于洛朗级数展开,考虑了负幂项的作用,可以选择在收敛圆内或收敛圆外及收敛环域展开,应用上具有很大的灵活性。将该技术应用于电源分配系统的去耦电容选择问题,可以快速选择合适的电容大小,降低系统的端口阻抗,进而达到优化设计的目的。4)提出了宽带渐近波形估值法。针对渐近波形估计的误差和收敛半径问题,本文以Padé逼近的误差理论为基础,给出了AWE有效带宽的大致估计。在此基础上,进一步给出了一种新型宽带渐近波形估计技术,作为传统方法的扩展。新方法通过连续的渐近波形估计外推逼近,逐步缩小待逼近范围,最终实现整个需求带宽的逼近。5)提出了多维渐近波形估值法(MD-AWE)及多维场合下的自适应跳点外推扩展技术。传统的一维渐近波形估计技术不能够满足实际中许多多维问题的分析。为了满足这些多维场合下的需求,作为一维渐近波形估计技术的扩展,提出了多维渐近波形估计方法,并且给出了多维情况下的自适应跳点技术;应用于二维宽域参数提取、三维宽域参数提取、电源完整性分析等方面,都明显地改善了直接逐点分析方法的效率。基于上述各种分析方法,作者都编写了相应的计算机程序,分析了一些具体实例,并将其结果与其它方法或文献的结果进行了比较。