CST电磁仿真软件
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CST Studio Suite 是一种高性能3D EM 分析软件包,用于设计、分析和优化电磁 (EM) 部件及系统。适用于整个 EM 范围内各类应用领域的电磁场解算器全部包含在 CST Studio Suite 的一个用户界面中。EM 分析的常见目标包括天线及滤波器的性能和效率,电机和发电机中的电磁兼容性及干扰 (EMC/EMI)、人体 EM 磁场暴露、机电效应,以及高功率设备的热效应。 通过对虚拟样机进行电磁仿真能帮助您缩短设计迭代周期。仿真能够从开发的最初阶段让系统和组件在其所处的环境中进行分析与优化。这样能够加快设计流程,降低开发成本,加快市场投放速度。CST产品的三大支柱是精度、速度和易用性。

产品描述

电磁仿真解算器

CST Studio Suite 无缝集成多种解算器,允许针对既定的问题类轻松选择最合适的仿真方法,同时通过交叉验证提供了更高的仿真性能和前所未有的仿真可靠性。

Asymptotic——射线追踪解算器,可高效地用于极大型结构。

本征模式——适用于模拟共振结构的 3D 解算器。

Filter Designer 2D——平面滤波器合成工具,包含一个带有各种滤波器类型的数据库。

Filter Designer 3D——适用于设计交叉耦合带通滤波器的合成工具。

Frequency Domain——功能强大的多用途 3D 全波解算器,基于有限元方法。

积分方程——基于矩量法技术的 3D 全波解算器,适用于模拟大型电气结构。

Multilayer——3D 全波解算器,经过优化可用于模拟平面微波结构。

Time domain——功能强大、用途广泛的 3D 全波解算器,可在单次运行中执行宽频仿真。

低频

Electrostatic—适用于模拟静电场的 3D 解算器。

Stationary Current——适用于通过设备模拟直流电流流动的 3D 解算器。

Magnetostatic——适用于模拟静磁场的 3D 解算器。

Low Frequency-Frequency Domain——3D 解算器,用于模拟低频系统中的时谐行为,可帮助用于无线功率传递的线圈仿真。

Low-Frequency-Time Domain——3D 解算器,用于在包含涡流、非线性效应和运动的低频系统中模拟瞬态行为。还可以对电阻-电容效应进行建模。

多物理场

Multiphysics Solvers——一组热解算器和机械解算器,开发作为电磁仿真工作流程的补充。

粒子

Particle-in-cell——用于粒子追踪的自相容仿真方法,可在时域内同时计算粒子轨迹和电磁场。

Particle Tracking——适用于通过电磁场模拟粒子轨迹的 3D 解算器。

Wakefield——计算粒子束周围的场以及通过不连续性互动产生的尾场。

电磁仿真解算器.png电磁系统建模.png3D  EM分析.png

电磁系统建模

凭借 System Assembly and Modeling (SAM),CST Studio Suite 提供了系统,并一种可简化仿真项目管理的环境,允许使用图解式建模来直观地构建电磁 (EM) 直接管理复杂仿真流。SAM 框架可用于对整个设备进行分析和优化,包括多个单独的部件。SAM 可以帮助用户对同一个仿真项目内的不同解算器或模型配置的结果进行比较,并自动执行后处理。SAM 可以方便地设置一连串解算器运行,以用于混合和多物理仿真。例如,使用 EM 仿真的结果来计算热效应,再计算结构变形,然后使用另一个 EM 仿真来分析去谐。 

工作流程集成.jpg

工作流程集成

CST Studio Suite 提供的出色工作流程集成提供了可靠的数据交换选项,有助于减轻设计工程师工作量。

CST Studio Suite 的出名之处在于其超凡的 CAD 和 EDA 数据导入功能。支持导入完全参数化的模型,并且由于 CAD 与仿真之间的双向链接,使得设计变更可以立即反映在仿真模型中。可以将优化及参数设计算例的结果直接导入回主模型中。改善工作流程集成,并减少设计优化所需的时间和工作量。

自动优化

CST Studio Suite 包含多种自动优化算法,既有本地算法也有全局算法。本地优化器提供了快速融合,但有可能只是本地的最低限度融合,而不是整体最佳的解决方案。另一方面,全局优化器可以搜索整个有问题的空间,但一般需要执行更多计算。

对于极其复杂的系统或存在大量变数的问题,可以使用高性能计算技术来加快仿真和优化速度。特别是,可以通过使用分布式计算来大幅提高全局优化器的性能。

CMA-ES——最精密的全局优化器,可为全局优化器带来相对快速的融合。借助 CMA-ES,优化器可以“记住”之前的迭代,此历史记录可用于提高算法的性能,同时避免出现局部最优。

适用于:全局优化,尤其是复杂的问题领域

TRF——一款强大的本地优化器,基于主要数据在起点周围的“信任”区域构建线性模型。建模的解决方案将用作新的起点,直至其融合至准确的数据模型。信任区域框架可以充分利用 S 参数敏感性信息减少所需的仿真数,加快优化流程。这是最为可靠的优化算法。

适用于:全局优化,尤其是带有敏感信息的模型

Genetic Algorithm——使用演化方法进行优化,在参数空间生成多个点,然后通过多个生成结果对这些点进行细化,会出现随机的参数突变。此算法在每个生成结果中选择“最适当的”参数集,从而融合至全局最优方案。

适用于:复杂的问题和具有许多参数的模型

Particle Swarm Optimization ——一款全球优化器,此算法将参数空间的点视为移动粒子。在每个迭代中,粒子的位置不仅根据每个粒子的最佳位置更改,而且会根据整体的最佳位置进行更改。适用于具有许多参数的模型。

适用于:具有许多参数的模型

Nelder Mead Simplex Algorithm——本地优化技术,使用在参数空间分布的多个点来查找最优方案。相比大多数本地优化器,Nelder Mead Simplex Algorithm 更少依赖于起点。

适用于:复杂的问题领域,其中具有相对较少的参数,系统没有良好初始模型

Interpolated Quasi Newton——一款快速的本地优化器,使用插值接近参数空间的梯度。

适用于:具有计算要求的模型

Classic Powell——一款简单可靠的本地优化器,用于解决单参数问题。尽管速度慢于 Interpolated Quasi Newton,但更加准确。

适用于:单变量优化

Decap Optimizer——一款用于印刷电路板 (PCB) 设计的专门优化器,其使用 Pareto 波前法计算去耦电容器最有效的布置。这样可以最大程度减少所需的电容器数量或降低总成本,同时仍满足指定的阻抗曲线。

适用于:PCB 布局

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电磁设计环境

CST Studio Suite 设计环境就是一个由所有模块共用的直观用户界面。它包含一个3D 交互式建模工具、一个图解式布局工具、一个用于电磁解算器的预处理器,以及根据行业要求定制的后处理工具。

功能区式界面使用选项卡来显示在设置、执行和分析仿真时所需的全部工具和选项,根据其在工作流程中的位置进行分组。

3D 交互式建模工具,使用了 ACIS 3D CAD 内核。允许在 CST Studio Suite 内部构建复杂模型,并使用简单的“所见即所得”方法进行参数式编辑。

ANTENNA MAGUS——天线设计软件

Antenna Magus 是一种软件工具,可以加快天线的设计和建模流程。可以从一个包含 350 多种天线的大型天线数据库中,将历经验证的天线模型导出到 CST Studio Suite。

实践证明,无论是对天线设计工程师还是对需要将天线模型用于天线定位和/或电磁干扰研究的任何人来说,Antenna Magus 都能带来极具价值的辅助作用。 

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FEST3D——微波滤波器设计软件

Fest3D可以在波导和同轴型腔技术基础之上分析复杂的无源微波部件,与模式匹配方法相比可大大缩短计算时间并达到极高准确性。此套件提供了设计无源部件所需的全部功能,例如优化和公差分析。此外还可以使用 Fest3D 高级合成工具,通过用户规格来设计带通、双模和低通滤波器。

Fest3D 基于矩量法实现高效解算的积分方程技术,采用了边界积分谐振模式展开 (BI-RME) 方法来提取带任意截面的复杂波导模态图表。可以使用 Fest3D 进行分析的一些部件包括:

滤波器(梳型、指状组合型、对开式铁心型、双模型、带阻型等)

多工器(同向双工器、OMUX 等)

耦合器

偏光器

OMT

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SPARK3D——次级电子倍增和电晕分析

Spark3D用于确定各种无源设备内的RF击穿功率级别,包括空腔、波导、微带和天线。来自CST Studio Suite仿真的场结果可以直接导入到 Spark3D,以分析真空击穿(次级电子倍增)和气体放电。Spark3D 所基于的高级方法以数字方式分析击穿现象,可预测出更真实的击穿功率级别,进而改进设计余量。Spark3D 的主要功能包括:

从 EM 解算器中导入电磁 (EM) 场。

自动确定击穿功率阈值。

可以定义分析框,以便选择要分析的关键区域。

实时输出界面具有丰富的仿真数据,采用表格、图解和 3D 视图形式。

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IDEM——电子设备表征

IdEM 是一种用户友好型工具,适用于生成线性集总多端口结构的宏模型(通过场、连接器、封装、不连续性等),具有出色的输入-输出端口响应。结构的原始表征可以来自于测量或仿真,以频域或时域计。一套功能先进、性能优良的有理拟合模块使其适用于几乎任何类型的表征。生成的模型采用常见的 SPICE 格式,适用于设计流程中所需的系统级别仿真。因此,无论您的本机表征和应用领域如何,IdEM 都允许对任何类型的线性结构、部件、互连、封装进行SPICE 模型提取和处理。