為什么進(jìn)行仿真？

一次性設(shè)計(jì)成功是產(chǎn)品研發(fā)的理想境界。通過(guò)對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行電磁仿真能幫助您縮短設(shè)計(jì)迭代周期。仿真能夠從開(kāi)發(fā)的最初階段讓系統(tǒng)和組件在其所處的環(huán)境中進(jìn)行分析與優(yōu)化。這樣能夠加快設(shè)計(jì)流程，降低開(kāi)發(fā)成本，加快市場(chǎng)投放速度。

為什么選擇CST 工作室套裝？

CST 工作室套裝? 是用于設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化電磁系統(tǒng)的完備工具，被世界各地優(yōu)異的技術(shù)和工程公司所廣泛采用。CST? 產(chǎn)品的三大支柱是精度、速度和易用性。

精度

經(jīng)成功驗(yàn)證的求解器技術(shù)構(gòu)成CST 工作室套裝內(nèi)各個(gè)模塊的基礎(chǔ)，多年的研發(fā)厚積薄發(fā)，鑄就準(zhǔn)確高效的計(jì)算仿真方法。此外，CST 也在持續(xù)不斷地研發(fā)和優(yōu)化建模與網(wǎng)格剖分技術(shù)，讓仿真更加貼近實(shí)際。

速度

速度與精度兩者相輔相成。無(wú)論問(wèn)題是電大尺寸還是電小尺寸、寬帶還是窄帶，CST 工作室套裝中的完備求解器均能夠?qū)Ω黝?lèi)簡(jiǎn)單及復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行高效地仿真。高性能計(jì)算(HPC) 與優(yōu)化能進(jìn)一步擴(kuò)展了求解器的各項(xiàng)功能。

易用性

CST 投入了大量的研發(fā)時(shí)間用以改善用戶軟件使用體驗(yàn)。這些包括工作流導(dǎo)向功能區(qū)界面，用于多種設(shè)計(jì)流的導(dǎo)入和導(dǎo)出工具，以及系統(tǒng)裝配和建模(SAM) 功能。 SAM能將復(fù)雜系統(tǒng)或工作流細(xì)分為較簡(jiǎn)單的部分并進(jìn)行自動(dòng)化仿真。

以上述三個(gè)概念為核心，CST 工作室套裝在眾多領(lǐng)域已得到工程師、設(shè)計(jì)師和研究人員的廣泛使用，包括微波、RF 與光學(xué)、EDA 與電子、電磁兼容性(EMC)、粒子動(dòng)力學(xué)、靜場(chǎng)和低頻等領(lǐng)域。如欲進(jìn)一步了解CST 工作室套裝在部分應(yīng)用中的仿真使用。

精度

精度仿真： 在Frauscher RSR180 車(chē)輪傳感器的響應(yīng)曲線中仿真與測(cè)試展現(xiàn)出完美的吻合關(guān)系

“CST 工作室套裝讓我們具備了快速準(zhǔn)確地對(duì)我們的傳感器建模的能力，包括實(shí)驗(yàn)中都無(wú)法實(shí)現(xiàn)的各種與周邊環(huán)境的復(fù)雜交互。這一更豐富的認(rèn)知對(duì)于設(shè)計(jì)我們未來(lái)幾代傳感器而言價(jià)值不可估量。另外，CST 員工的友善和能力出眾也值得稱贊，他們對(duì)于我們模型的研發(fā)成功做出了盡管是間接的但是同等的貢獻(xiàn)?！?/p>

作者：加文·蘭開(kāi)斯特(Gavin Lancaster) 博士，福豪盛傳感器技術(shù)有限公司研發(fā)傳感器部門(mén)開(kāi)發(fā)人員傳感器線圈：列車(chē)車(chē)輪傳感器中線圈的磁場(chǎng)線，體現(xiàn)出車(chē)輪的耦合

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Complete 完備的技術(shù)

為確保CST 仿真技術(shù)保持持續(xù)領(lǐng)先地位，其求解器處于不斷研發(fā)的進(jìn)程中，CST 將數(shù)十年研發(fā)成就持續(xù)不斷地融匯于準(zhǔn)確高效的計(jì)算方法中。極高的精度讓在眾多應(yīng)用領(lǐng)域使用CST 工作室套裝的客戶能夠構(gòu)建出模擬真實(shí)器件行為的“虛擬樣機(jī)”，節(jié)省設(shè)計(jì)周期中的時(shí)間與成本。

提供的求解器類(lèi)型包括用于高頻和低頻問(wèn)題的通用時(shí)域(Time Domain) 和頻域(Frequency Domain) 求解器，以及全波積分方程(Integral Equation) 求解器、本征模(Eigenmode) 和高頻漸進(jìn)(Asymptotic) 求解器、自洽互作用(PIC) 求解器、靜場(chǎng)（Statics）和多物理場(chǎng)（Multiphyscis）求解器以及眾多專用求解器。這些求解器為解決多種應(yīng)用提供準(zhǔn)確通用的方法。

對(duì)于很多應(yīng)用，可以對(duì)同一模型上使用多種仿真方法。CST 完備的技術(shù)方法允許用戶在同一界面下通過(guò)對(duì)比不同求解器的結(jié)果來(lái)驗(yàn)證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)這種相互檢驗(yàn)，能增強(qiáng)對(duì)于仿真結(jié)果準(zhǔn)確性的信心 。

完備的技術(shù)：仿真磁控管需要考慮高頻效應(yīng)、靜態(tài)效應(yīng)、熱效應(yīng)、力學(xué)效應(yīng)和粒子效應(yīng)。

電磁頻譜：CST 工作室套裝為整個(gè)電磁頻譜內(nèi)的各種問(wèn)題提供求解方案

強(qiáng)大的建模工具

真實(shí)仿真：真實(shí)材料模型和電路元件讓這一SMD 濾波器能以極高精度進(jìn)行仿真

精確的仿真要求精確的模型。這意味著模型必須能夠準(zhǔn)確反映現(xiàn)實(shí)對(duì)象并且能捕獲可能影響其電磁性能的所有狀態(tài)。CST 工作室套裝可提供強(qiáng)大的建模環(huán)境和CAD 導(dǎo)入工具，幫助用戶為系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)用的、有代表性的模型。

在很多應(yīng)用領(lǐng)域，例如磁學(xué)和光學(xué)，典型的電磁效應(yīng)純粹是由器件中使用的非線性材料產(chǎn)生的。CST 工作室套裝包含大量材料模型，能用于對(duì)各種各樣的現(xiàn)象進(jìn)行仿真，包括等離子體和光電效應(yīng)、鐵磁性、二次電子發(fā)射和生物熱效應(yīng)。

真正的瞬態(tài)電磁/ 電路協(xié)同仿真，能將二極管和晶體管等非線性組件整合至3D 模型中。時(shí)域仿真的寬帶特性意味著能自動(dòng)將多種諧波考慮在內(nèi)。

測(cè)試數(shù)據(jù) 也能導(dǎo)入到CST 工作室套裝中，例如樣本材料的屬性、天線的近場(chǎng)或是半導(dǎo)半導(dǎo)體器件的S 參數(shù)。這些都能集成到模型內(nèi)，使其能更接近真實(shí)的物理模型。

CST 工作室工作室套裝內(nèi)的材料類(lèi)型包括：

■ 介質(zhì)

■ 有耗金屬

■ 各向異性材料

■ 時(shí)變材料

■ 溫變材料

■ 梯度材料

■ 色散材料

德魯?shù)履Ｐ?

德拜模型l

洛倫茲模型

旋電和旋磁

■ 非線性材料

二階和三階非線性

克爾模型

拉曼模型

非線性磁性材料

■ 涂覆材料

■ 雷達(dá)吸波材料

■ 疊層薄面板材料

■ 表面阻抗材料

■ 二次電子發(fā)射表面

福曼模型

沃恩模型

■ 非線性熱和生物熱傳導(dǎo)材料

■ 石墨烯

■ 鐵氧體

多物理場(chǎng)

電磁學(xué)與其他物理場(chǎng)有著緊密的聯(lián)系，包括力學(xué)和熱力學(xué)。因此，從電機(jī)和發(fā)電機(jī)到電磁爐和微波爐，多物理場(chǎng)分析成為眾多不同組件設(shè)計(jì)的必需。在許多情況下，電效應(yīng)和磁效應(yīng)難以與熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)分開(kāi)，例如，大功率濾波器在使用時(shí)會(huì)發(fā)熱，這樣會(huì)導(dǎo)致濾波器產(chǎn)生熱形變從而影響濾波性能。

為計(jì)算這些錯(cuò)綜復(fù)雜的熱效應(yīng)和力效應(yīng)， CST 工作室套裝提供穩(wěn)態(tài)熱求解器、瞬態(tài)熱求解器、共軛熱傳遞(CHT) 求解器和結(jié)構(gòu)應(yīng)力求解器。這些多物理場(chǎng)求解器與電磁求解器緊密配合，并且使用系統(tǒng)裝配和建模(SAM) 架構(gòu)（見(jiàn)第21 頁(yè)）即能自動(dòng)設(shè)置仿真。通過(guò)SAM，計(jì)算出的溫度分布和形變能傳遞回電磁仿真，供開(kāi)展敏感度分析，也能進(jìn)行收斂性分析，用于計(jì)算包含電磁- 熱反饋回路的器件的穩(wěn)態(tài)解。

為支持多物理場(chǎng)仿真，CST 工作室套裝支持一系列非線性和溫變材料。 對(duì)MRI 和RF 透熱療法等生物學(xué)應(yīng)用，身體組織的獨(dú)特?zé)釋傩?，如隨身體溫度變化的血流的冷卻效應(yīng)，可能會(huì)給體內(nèi)溫度造成嚴(yán)重影響。包括生物熱傳導(dǎo)方程在內(nèi)的熱求解器能對(duì)安裝到人體內(nèi)的裝置開(kāi)展真實(shí)仿真。此外，共軛熱傳遞(CHT) 求解器還具備計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的功能，能仿真流經(jīng)器件的空氣流，以便為電子器件的散熱進(jìn)行建模。

與SIMULIA? 的鏈接，進(jìn)一步增強(qiáng)和拓寬了CST 的多物理場(chǎng)應(yīng)用。

微波爐：微波爐的多物理場(chǎng)仿真（爐門(mén)網(wǎng)格未顯示）—左側(cè)：頻率為2.45GHz 的電場(chǎng)；右側(cè)：30 秒后的溫度分布。

電子冷卻: 流經(jīng)PCB 的氣流, 以及穩(wěn)態(tài)溫度分布。

高魯棒性，高精度網(wǎng)格

在仿真中，結(jié)構(gòu)和場(chǎng)被離散化到網(wǎng)格上。每增加一個(gè)網(wǎng)格都會(huì)增大仿真的計(jì)算資源需求，這意味著如果能用盡量少的網(wǎng)格單元準(zhǔn)確描述模型則會(huì)帶來(lái)優(yōu)勢(shì)。CST 工作室套裝可提供六面體和四面體體網(wǎng)格以及三角形和四邊形混合表面網(wǎng)格，為不同狀況提供不同的適用方法。

為在不影響性能的情況下改善六面體網(wǎng)格的準(zhǔn)確性，CST 工作室套裝在其時(shí)域求解器中使用了理想邊界擬合(PBA)? 技術(shù)。PBA 保持了常規(guī)階梯網(wǎng)格的速度優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又能在不使用極高密度網(wǎng)格的情況下就能準(zhǔn)確地對(duì)曲面結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格剖分，使得仿真速度和精度達(dá)到了統(tǒng)一。

曲面元使得四面體網(wǎng)格和表面網(wǎng)格不管在高頻還是低頻仿真中都極具優(yōu)勢(shì)。 此外，CST 頻域求解器的網(wǎng)格加密算法是真正幾何結(jié)構(gòu)自適應(yīng)。真正幾何結(jié)構(gòu)自適應(yīng)永遠(yuǎn)對(duì)原始的未經(jīng)任何近似的模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格加密平滑，能極大的提高仿真精度。

網(wǎng)格劃分方法：用于簡(jiǎn)單反射面天線的各種網(wǎng)格劃分策略：階梯六面體、曲面四面體、曲面表面元以及CST 的專有技術(shù)PBA。

速度

Wi-Fi 覆蓋仿真:使用時(shí)域求解器仿真的工作在2.45GHz 的WI-FI 天線在公交車(chē)內(nèi)電場(chǎng)分布。

求解器技術(shù) 選擇CST 工作室套裝中提供的求解器類(lèi)型。

高頻

■ 時(shí)域求解器 – 一般用途

■ 頻域求解器 – 一般用途

■ 積分方程求解器 – 電大結(jié)構(gòu)、雷達(dá)散射截面積(RCS)

■ 高頻漸進(jìn)求解器– 裝載性能、 RCS

■ 本征模求解器 – 諧振腔體

■ 多層平面求解器 – 平面結(jié)構(gòu)

■ 2D 濾波器模塊–RF 濾波器分析與綜合

■ 三維濾波器模塊 – 交叉耦合濾波器分析與綜合

■ 混合任務(wù) – 使用多求解器進(jìn)行混合仿真

低頻

■ 靜電與靜磁求解器——快速靜態(tài)仿真

■ 穩(wěn)恒電流求解器 – 直流應(yīng)用

■ 低頻時(shí)域求解器 – 非線性材料，瞬態(tài)效應(yīng)

■ 低頻頻域求解器 – 渦流、位移電流

■ 系統(tǒng)仿真– 多域和狀態(tài)空間仿

EDA

■ PEEC 求解器 – 局部等效電路提取

■ 傳輸線求解器 – 信號(hào)完整性

■ FEFD 求解器 – 電源完整性

■ CST 規(guī)則檢查(BOARDCHECK) – PCB 上的電磁兼容(EMC) 與信號(hào)完整性(SI)

粒子動(dòng)力學(xué)

■ 粒子跟蹤求解器 – 低能粒子、電子槍

■ 自洽互作用(PIC) 求解器 – 高能粒子、RF 器件

■ 尾場(chǎng)求解器 – 加速器組件

多物理場(chǎng)

■ 熱求解器 – 電磁加熱、生物熱傳導(dǎo)、電子冷卻

■ 結(jié)構(gòu)應(yīng)力求解器 – 熱膨脹、熱變形

EMC

■ 傳輸線矩陣(TLM) 求解器 – 一般用途、EMC

■ CST 電纜工作室 – 線束仿真

■ 射頻干擾模塊– RF 干擾分析

■ 規(guī)則檢查 – PCB 上的電磁兼容和信號(hào)完整性

宇宙飛船天線布置：BepiColmobo 水星行星軌道飛行器仿真模型，低增益天線用場(chǎng)源（紅色）表示

天線性能：使用MLFMM 積分方程求解器仿真的一個(gè)低增益天線的輻射方向圖，能清晰的顯示出來(lái)自高增益天線的遮擋。

優(yōu)異仿真性能是速度與精度的結(jié)合，能讓用戶迅速獲得有用的結(jié)果。 一個(gè)能在某種類(lèi)型的模型上高效率工作的求解器可能對(duì)于另一個(gè)類(lèi)型的模型就變成了糟糕的選擇。 為此CST 工作室套裝提供多種不同類(lèi)型的求解器。通過(guò)完備的求解技術(shù)，CST 為所有電磁問(wèn)題提供適用的解決方案，覆蓋的頻率范圍從DC 到光學(xué)頻段，模型尺寸規(guī)模從納米級(jí)到超電大。

例如積分方程求解器和高頻漸進(jìn)求解器極為適用于天線裝載和雷達(dá)散射截面積(RCS) 等問(wèn)題，此時(shí)的結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度相當(dāng)于數(shù)百或數(shù)千波長(zhǎng)。而對(duì)于那些電小的、諧振結(jié)構(gòu)，使用本征模求解器或頻域快速諧振求解器能以更高的效率進(jìn)行仿真，這些求解器被專門(mén)設(shè)計(jì)用于諸如濾波器和加速器腔體等諧振結(jié)構(gòu)的仿真分析。

許多系統(tǒng)包含多個(gè)組件，每個(gè)組件都有不同的最適用的求解器。在這種情況下，系統(tǒng)裝配與建模(SAM) 功能能用于將系統(tǒng)細(xì)分為多個(gè)更小的模型，隨后每個(gè)模型都能使用合適的求解器進(jìn)行仿真，每個(gè)階段計(jì)算求得的場(chǎng)都能自動(dòng)地傳輸給下一階段。

高性能計(jì)算和云計(jì)算

“GPU 計(jì)算能幫助我們開(kāi)展一些之前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜仿真。”——Matt Fuller, Selex ES

CST 提供大量基于硬件的仿真加速選項(xiàng)，例如多線程并行、硬件加速、MPI 集群計(jì)算和分布式計(jì)算。 這些加速選項(xiàng)可用于提高仿真速度，仿真更大型、更復(fù)雜的模型，或是將任務(wù)在網(wǎng)絡(luò)或集群的多個(gè)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行分配。這些高性能計(jì)算(HPC) 方法幾乎可用于所有類(lèi)型的應(yīng)用和硬件配置，從獨(dú)立單臺(tái)工作站到企業(yè)級(jí)集群均可使用。

為最大化投資效益同時(shí)簡(jiǎn)化為給定仿真模型選擇最高效加速解決方案的工作，CST 使用加速口令許可方案。這樣能夠便捷的選取和組合使用豐富多樣的高性能計(jì)算選項(xiàng)，便于混合使用和匹配加速方法。

對(duì)于有高要求的小企業(yè)，CST 工作室套裝還能在云端運(yùn)行。通過(guò)云計(jì)算，模型能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)安全地傳輸給HPC 計(jì)算提供商，使用他們的硬件開(kāi)展計(jì)算。這意味著偶爾需要運(yùn)行高要求仿真的用戶無(wú)需安裝和維護(hù)專用硬件的成本就能用使用HPC。

因?yàn)楦咝阅苡布枰罅客顿Y，我們的硬件專家能隨時(shí)為考慮購(gòu)買(mǎi)或升級(jí)HPC 系統(tǒng)的用戶提供建議，并幫助審查硬件配置。CST 與硬件廠商測(cè)試中心合作提供基準(zhǔn)測(cè)試服務(wù)，幫助確保CST 工作室套裝能在客戶選定的硬件配置上高性能運(yùn)行。

HPC 選項(xiàng)：CST 工作室套裝中提供的部分的HPC 組合。所有這些HPC 組合都能通過(guò)本地硬件或通過(guò)云計(jì)算進(jìn)行訪問(wèn)。

自動(dòng)優(yōu)化

Ante 線優(yōu)化：一個(gè)微帶天線陣列被優(yōu)化用于改善WLAN 頻段內(nèi)的傳輸性能，優(yōu)化前（左）和優(yōu)化后（右）。

即便是在最簡(jiǎn)單的器件中，影響器件性能的變量的數(shù)量也可能大得驚人。優(yōu)化功能可自動(dòng)運(yùn)行調(diào)試這些變量的過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)找到一組滿足設(shè)計(jì)要求的值。所有CST工作室套裝模塊中內(nèi)嵌的優(yōu)化器均可用于任何參數(shù)優(yōu)化，包括模型的幾何結(jié)構(gòu)、材料的屬性和激勵(lì)的波形。

CST 工作室套裝包含局部和全局優(yōu)化器。局部?jī)?yōu)化器搜索貼近初始值的參數(shù)空間——能夠快速細(xì)調(diào)一個(gè)接近最優(yōu)的模型。而全局優(yōu)化器會(huì)搜索整個(gè)參數(shù)空間，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)和初始值距離理想值偏離較大的模型，這種優(yōu)化器的效率較高。

信賴域(Trust Region Framework) 優(yōu)化器能充分發(fā)揮敏感度信息的作用。這樣便于快速分析小幅改動(dòng)給模型造成的影響，從而顯著地加快優(yōu)化速度。此外，敏感度還能用于開(kāi)展良品率分析，只需要仿真一次就能快速計(jì)算加工容差對(duì)器件性能的影響。對(duì)PCB 而言， 帕累托前沿（Paretofront）優(yōu)化能用于優(yōu)化去耦電容器的布置，在保持性能的同時(shí)簡(jiǎn)化物料清單。

CST 工作室套裝中的優(yōu)化器

局部

■ 信賴域法

■ Nelder-Mead 單純形法

■ 插值準(zhǔn)牛頓法

■ 經(jīng)典鮑威爾法

全局

■ 遺傳算法

■ 粒子群算法

■ 協(xié)方差矩陣自適應(yīng)進(jìn)化策略法(CMA-ES)

濾波器細(xì)調(diào)：使用信賴域法優(yōu)化的濾波器，給出優(yōu)化前后的S 參數(shù)。

易用性

用戶界面友好

GUI: 用戶界面幫助簡(jiǎn)化模型的設(shè)置與仿真，例如這個(gè)雷擊仿真。

由于CST 工作室套裝提供了如此眾多的功能，因此在需要的時(shí)候能找到恰當(dāng)?shù)墓ぞ咧陵P(guān)重要。為幫助用戶順利完成仿真流程，CST 工作室套裝提供按用戶需求設(shè)置仿真環(huán)境的功能，包括建模、仿真和后處理整個(gè)工作流，并為流程每一步自動(dòng)顯示合適的選項(xiàng)。

圖形用戶界面使用選項(xiàng)卡功能區(qū)為設(shè)計(jì)流程的每一步呈現(xiàn)最相關(guān)的工具，而且它能根據(jù)應(yīng)用自動(dòng)完成配置。用戶界面通用于CST 工作室套裝內(nèi)的所有模塊，為仿真工作流的各個(gè)步驟提供統(tǒng)一的環(huán)境。

CST 工作室套裝中的工程向?qū)ё層脩裟軌驗(yàn)榉抡孑p松地設(shè)置和配置工作空間，針對(duì)問(wèn)題自動(dòng)選擇合適的單位、邊界條件和求解器設(shè)置。設(shè)計(jì)的重復(fù)性意味著工程師常常發(fā)現(xiàn)他們反復(fù)運(yùn)行同一類(lèi)仿真，針對(duì)這一問(wèn)題，可以使用向?qū)Т鎯?chǔ)和加載用戶對(duì)某一問(wèn)題的最佳解決方法的經(jīng)驗(yàn)定制的配置，從而實(shí)現(xiàn)更加個(gè)性化的工作流。

CAD 和 EDA 導(dǎo)入

多種類(lèi)型的導(dǎo)入/ 導(dǎo)出轉(zhuǎn)接口，使得CST 能與CAD 工具輕松地交換幾何數(shù)據(jù)，導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)可修改、可參數(shù)化，進(jìn)一步地可用于優(yōu)化和設(shè)計(jì)研究。 SOLIDWORKS? 和PTC Creo ? (Pro/E)提供的模型能以完全參數(shù)化的格式導(dǎo)入，進(jìn)一步提高了工作流的集成度。

導(dǎo)入和導(dǎo)出結(jié)構(gòu)信息的能力是將仿真嵌入設(shè)計(jì)工作流的基礎(chǔ)。從EDA 工具導(dǎo)入特別容易產(chǎn)生小間隙和小邊緣結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致不必要地增大仿真模型的復(fù)雜度。為解決這些間隙和邊緣結(jié)構(gòu)問(wèn)題，CST 工作室套裝內(nèi)置了強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)清理程序和自動(dòng)修復(fù)功能。這些功能與高可靠的網(wǎng)格劃分器結(jié)合使用，使得CST 對(duì)于即便品質(zhì)非常差的CAD 數(shù)據(jù)也能開(kāi)展高效的仿真。

CST 提供了CST 芯片界面來(lái)滿足對(duì)集成電路設(shè)計(jì)的特殊要求。這個(gè)模塊通過(guò)導(dǎo)入二維的芯片布局文件和集成電路芯片生產(chǎn)工藝文件來(lái)生成真實(shí)的三維芯片模型。

導(dǎo)入數(shù)據(jù): 金屬框架和電路板都導(dǎo)入CST 工作室套裝進(jìn)行EMC 分析。通過(guò)仿真，富士施樂(lè)的工程師能在構(gòu)建雛形前就預(yù)估了電

支持的格式包括

CAD

■ ACIS SAT

■ STEP

■ STL

■ OBJ

■ NASTRAN (solid and mesh)

■ IGES

■ PTC Creo ? (Pro/E)

■ Autodesk Inventor?

■ CATIA? v4 – v6

■ SOLIDWORKS and Solid Edge

■ Parasolid

■ Siemens NX?

■ 三維生物體數(shù)據(jù)(Biological voxel data)

EDA

■ ODB++

■ IPC-2581

■ Zuken CR5000/CR8000

■ GDSII

■ SPICE

■ Touchstone

■ 單層和多層Gerber

■ Mentor Graphics? Expedition ?

■ Mentor Graphics Board Station?

■ Mentor Graphics HyperLynx?

■ Cadence? Allegro? PCB Designer

■ Cadence Allegro Package Designer

■ Cadence SiP Digital Layout

■ Agilent ADS?

■ AWR Microwave Office?

■ Synopsis? HSpice, Saber

■ Sonnet?

■ Harness Description List

■ Cadence Virtuoso?

■ Si2 OpenAccess

工作流集成

CST 始終專注于三維電磁仿真軟件的研發(fā)，同時(shí)提供與其它業(yè)界領(lǐng)先廠商工具的直接的、簡(jiǎn)單易用的接口，進(jìn)一步整合了所有可用的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，持續(xù)為用戶提供領(lǐng)先的設(shè)計(jì)工具和方法途徑。

面向各種EDA 工具和RF 電路/ 系統(tǒng)仿真器的專業(yè)接口讓不同環(huán)境下的功能得到統(tǒng)一并被充分運(yùn)用。強(qiáng)大的基于VBA、兼容OLE 的宏語(yǔ)言能實(shí)現(xiàn)與MATLAB? 或MS Excel? 等程序的直接通信。此外，CST工作室套裝還能通過(guò)聯(lián)合仿真提取芯片- 封裝-PCB 內(nèi)各通道的HSPICE 模型，然后傳遞給Synopsis?HSPICE? 開(kāi)展仿真與分析。

CST 工作室套裝是更廣闊生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，為許多其他仿真和設(shè)計(jì)工具提供了鏈接接口。眾多工作流都得到專業(yè)軟件工具的有效補(bǔ)充，例如用于天線分析的Antenna Magus?、用于匹配電路優(yōu)化的Optenni Lab ?、用于RF 擊穿分析的SPARK3D、用于波導(dǎo)組件綜合的FEST3D 和用于宏建模的IdEM。這些產(chǎn)品能將接口內(nèi)嵌到CST 工作室套裝界面內(nèi)，并通過(guò)CST 渠道進(jìn)行銷(xiāo)售與支持。

集成工作流：在設(shè)計(jì)這個(gè)智能設(shè)備項(xiàng)目時(shí)（左下），Antenna Magus? 被用來(lái)設(shè)計(jì)天線（左上），OptenniLab?被用來(lái)綜合匹配電路（右上），CST 工作室套裝被用來(lái)計(jì)算天線被安裝在不同位置時(shí)候的性能表現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)和電磁聯(lián)合仿真

自2016 年10 月起CST 就已成為達(dá)索系統(tǒng)SIMULIA 家族的一份子。SIMULIA 提供的仿真工具支持眾多設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域。該智能手表項(xiàng)目體現(xiàn)了仿真在現(xiàn)代電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中眾多不同應(yīng)用中的一部分，同時(shí)體現(xiàn)了如何將CST 工作室套裝與其他仿真工具結(jié)合，既能大幅度加快設(shè)計(jì)流程，又能有效降低測(cè)試需求。

本實(shí)例中的智能手表由一個(gè)含觸摸屏的核心模塊和表帶中的數(shù)個(gè)附加模塊組成，模塊間通過(guò)柔性連接器連接。設(shè)計(jì)中存在多個(gè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和電磁效應(yīng)相互作用的部分，包括指壓屏幕造成的變形以及連接頭的魯棒性和信號(hào)完整性。

聯(lián)合設(shè)計(jì)：CST-SIMULIA 智能手表。

濾波器

濾波器設(shè)計(jì)與優(yōu)化是CST 工作室套裝的一大應(yīng)用，軟件包含一整套工具用于濾波器設(shè)計(jì)流程中的每一個(gè)步驟，包括初始綜合、精細(xì)調(diào)試、熱分析和故障分析。

濾波器設(shè)計(jì)的起點(diǎn)是設(shè)計(jì)規(guī)格要求。這些設(shè)計(jì)要求一般不僅包括通帶和阻帶頻率，還包括傳輸和反射零點(diǎn)、通帶波動(dòng)和品質(zhì)因數(shù)，以及預(yù)算、空間和熱需求。設(shè)計(jì)師面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)是選擇一種既能滿足約束條件又能滿足各項(xiàng)要求的濾波器拓?fù)?。為幫助工程師找到合適的濾波器類(lèi)型并綜合成一個(gè)初始設(shè)計(jì)，CST 工作室套裝提供了用于腔體濾波器、交叉耦合濾波器和雙工濾波器的三維濾波器模塊(FD3D)，和用于平面濾波器的平面濾波器模塊 (FD2D)。這些模塊能用于為濾波器創(chuàng)建電路級(jí)模型和3D 模型，以便開(kāi)展進(jìn)一步仿真。FD3D 中的耦合矩陣提取為精細(xì)調(diào)試3D 濾波器結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)高效途徑。

由于材料屬性、耦合和連接器影響等效應(yīng)，真實(shí)濾波器的性能與理想的數(shù)學(xué)模型略有不同。使用CST 工作室套裝仿真不僅能仿真這些效應(yīng)，還能通過(guò)優(yōu)化降低它們的影響。強(qiáng)大的優(yōu)化器（見(jiàn)第12 頁(yè)）和高速頻域求解器能高效地調(diào)試設(shè)計(jì)中的大量參數(shù)。動(dòng)網(wǎng)格優(yōu)化可大幅度減輕調(diào)試極敏感濾波器時(shí)發(fā)生的“網(wǎng)格噪聲”，從而更快速、更準(zhǔn)確地調(diào)試濾波器。

濾波器在使用過(guò)程中，電磁損耗會(huì)導(dǎo)致它發(fā)熱膨脹。多物理場(chǎng)仿真（見(jiàn)第7 頁(yè)） 將電磁仿真與熱和力學(xué)仿真相結(jié)合，能在制造原型之前分析濾波器的熱失諧。此外，通過(guò)鏈接CST 自洽互作用(PIC) 求解器和SPARK3D，可對(duì)二級(jí)電子倍增效應(yīng)和射頻擊穿進(jìn)行仿真（電暈）。

陣列仿真

通過(guò)將多個(gè)單元結(jié)合起來(lái)形成陣列，工程師能獲得比單個(gè)天線性能優(yōu)異得多的天線陣列。在正確的激勵(lì)下，陣列能用于形成和控制波束，從而讓陣列具備掃描環(huán)境或跟蹤移動(dòng)接收器的能力。從單天線設(shè)計(jì)到包含饋線和天線罩在內(nèi)的完整天線陣系統(tǒng)，CST 工作室套裝能用于研發(fā)各類(lèi)小型和大型天線陣列。

MIMO（多輸入、多輸出）是一種在移動(dòng)通信中廣泛使用的技術(shù)，能充分利用多徑傳播的優(yōu)勢(shì)，改善復(fù)雜環(huán)境中的接收性能，其構(gòu)成了智能認(rèn)知天線的基礎(chǔ)。CST工作室套裝為MIMO天線提供計(jì)算性能指標(biāo)的專用功能工具包，例如計(jì)算多路復(fù)用效率和包絡(luò)相關(guān)系數(shù)。

對(duì)大型陣列，相控陣設(shè)計(jì)向?qū)茱@著簡(jiǎn)化陣列設(shè)計(jì)流程。首先仿真單個(gè)天線的性能以計(jì)算和優(yōu)化方向圖和阻抗，然后自動(dòng)創(chuàng)建完整天線陣列模型，通過(guò)對(duì)天線陣的仿真將邊緣效應(yīng)和各單元之間的互耦考慮在內(nèi)。

通過(guò)與Antenna Magus 中陣列綜合工具的鏈接可以幫助用戶為他們的陣列找到合適的布局與激勵(lì)。

求解器耦合和混合仿真

每種仿真方法都有其自身的優(yōu)勢(shì)，每種優(yōu)勢(shì)都特別適用于特定類(lèi)型的問(wèn)題。但是眾多現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)并不嚴(yán)格地屬于某一種類(lèi)型，而是跨越了不同工程領(lǐng)域。為仿真這些系統(tǒng)，CST 工作室套裝內(nèi)的仿真能以多種方式進(jìn)行耦合，從具有真正的時(shí)域場(chǎng)路聯(lián)合仿真功能的電路級(jí)仿真，到諸如電纜求解器等的混合求解器，直至3D仿真內(nèi)的場(chǎng)源耦合，不一而足。這就是說(shuō)仿真可以混合進(jìn)行，從而能在一個(gè)問(wèn)題里結(jié)合多種求解器類(lèi)型的優(yōu)勢(shì)完成仿真。

例1：汽車(chē)上的靜電放電

例2：反射面天線性能正

系統(tǒng)裝配與建模(SAM)

系統(tǒng)裝配：一個(gè)裸衛(wèi)星基座，標(biāo)注有天線布置定位點(diǎn)和天線類(lèi)型選擇。

系統(tǒng)裝配與建模(SAM) 能簡(jiǎn)化CST 工作室套裝內(nèi)的仿真項(xiàng)目管理。一個(gè)設(shè)備可能由一個(gè)以上的組件構(gòu)成，每個(gè)組件可能都有不同的最佳求解方法，或是需要多個(gè)級(jí)聯(lián)在一起的仿真和處理階段才能得到用戶所需的數(shù)據(jù)。SAM 為開(kāi)展完整系統(tǒng)的仿真和優(yōu)化提供了一個(gè)架構(gòu)，先逐個(gè)對(duì)組件使用混合和多物理場(chǎng)方法，然后對(duì)裝配完成后的設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)仿真和優(yōu)化。

在SAM 中系統(tǒng)以原理圖方式加以描述。在最簡(jiǎn)單的情況下，用單個(gè)模塊表達(dá)一個(gè)參數(shù)化3D 模型。用戶通過(guò)設(shè)置仿真任務(wù)來(lái)定義待執(zhí)行的計(jì)算，這樣就可以級(jí)聯(lián)仿真任務(wù)并將一個(gè)仿真任務(wù)生成的數(shù)據(jù)傳遞到下一仿真。例如，一個(gè)濾波器的電磁分析可以后接一個(gè)熱仿真，然后是機(jī)械形變仿真，最后這一幾何結(jié)構(gòu)形變可在另一電磁仿真中用于研究失諧效應(yīng)。所有仿真和級(jí)聯(lián)都能在SAM 內(nèi)輕松地進(jìn)行定義，以實(shí)現(xiàn)真正的多物理場(chǎng)工作流。

通過(guò)增加原理圖中的模型數(shù)量，用戶能夠創(chuàng)建一個(gè)完整3D 系統(tǒng)，并使用SAM 定義各組件間的裝配組合及位置關(guān)系。仿真任務(wù)可定義為包含單個(gè)組件或任意多個(gè)組件組合，用戶能夠指定對(duì)每個(gè)組件應(yīng)使用哪些求解器和哪些高性能計(jì)算選項(xiàng)。將不同復(fù)雜程度的仿真結(jié)合在一起有助于降低準(zhǔn)確仿真一個(gè)完整復(fù)雜模型所需的計(jì)算工作量。如果需要，SAM 還能讓用戶使用場(chǎng)源級(jí)聯(lián)仿真任務(wù)，或是在全3D 環(huán)境中創(chuàng)建和仿真整個(gè)系統(tǒng)。

系統(tǒng)建模：使用SAM，組件能夠組合成單個(gè)模型，或是使用場(chǎng)源耦合加以級(jí)聯(lián)，用于混合仿真。

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