CST介紹
關于CST高頻電磁仿真
與應力和熱力學分析等數值仿真
領域不同，高頻電磁仿真是一個不斷發
展的學科。專家們仍在尋找最快最有效
的求解方法，但是到目前為止，尚沒有
某一種方法可以鶴立群雄。為了搶占這
個制高點，各路研發隊伍必須面對所有
的挑戰和潛在的回報，在研究項目中投
入大量的時間和資金。隨著設計項目的
大型化和復雜化，對終端用戶的潛在回
報是能夠快速精確地解決昔日棘手仿
真問題。
15 年來，CST 一直致力于為廣大
用戶提供具有強大求解功能的商用軟
件。同時兼顧用戶的其他需求，如：簡
單的數據輸入、與其它CAD/EDA 軟件
間的導入導出和簡捷智能化的后處理。
經過長期努力，提供“完善技術”的
CST 微波工作室®（CST MWS）新版
本2006B 終于與廣大用戶見面了。新版
本不但實現了提供最佳求解器和最佳
網格的虛擬現實仿真，而且還提供了通
過多個求解器的結果進行交叉驗證的
途徑。使人們對三維高頻電磁仿真結果
正確性的信心達到了前所未有的高度。
流程整合
當今世界，競爭無處不在，工程師
們需要優秀的軟件工具庫來輔助他們
完成每天的工作。在微波、射頻和高速
電路領域，有源和無源電路仿真工具起
著非常重要的作用，我們應該徹底拋棄
那些既慢又繁的“cut and try”方法。
CST 一直著眼于三維無源電磁場仿真
技術的研發，但是近來相繼與Agilent
和AWR 公司的結成合作伙伴關系，實
現了國際一流的全方位有源和無源器
件的協同仿真和協同優化。例子中含有
一個帶有固態功放饋電網絡與天線的
例子，在該例中可以對有源電路組件和
天線元件進行參量化并優化。
生機勃勃
充滿挑戰的
高頻電磁仿真
許多無源仿真首先要從建
模和導入開始，CST 可以導入如
Pro/E 之類的CAD 結構或是如
Cadence 之類的布局布線。圖1
所示為最新版本的Cadence 界
面，用戶可以定義引線特性。無
論界面多友好，多數工程師都不
希望在新軟件中重建模型。要注
意電磁場仿真所需的結構模型
要比機械仿真時要苛刻得多。
CST MWS2006B 版通過
引入快速理想邊界擬合（FPBA）
技術在結構導入方面取得了很
大的進展。1998 年CST MWS
的第一個版本中采用的PBA 本
身就是一個重大突破。在結構的
曲面上采用精確的積分方法求
解Maxwell 方程矩陣元素，使得
曲面逼近達到非常高的精度。
FPBA 取得的另一進展是將導
入的模型進行快速、準確離散
化，包括那些殘缺的結構文本。
避免了模型修整這個繁雜步
驟。標題圖中顯示的是采用本
軟件仿真的完整手機。
時域求解器中靈活的子網
作為一個巨大的挑戰性的
理論研究項目，子網技術經過
嚴格的測試，最終在這里發布，
成為時域求解領域的一大喜人
突破。靈活的子網技術將CST
現有的PBA 與TST（薄片技
術）與共形網格概念進行了有
機的結合。
雖然也有一些商用軟件可
對矩形區域進行
子網分割，但是
缺少靈活性且不
具有共形性，另
外只能劃分
Staircase 網格。
CST MWS 的
一大突破是在不
犧牲已有優勢的
前提下，集成多
項技術，形成真
正自適應的數值
穩定的網格。
圖2 所示為這一設計的典型
應用－－模型的不同部分尺寸相
差很大。對于人頭以及手機天線的
小螺旋，傳統時域求解器將采用貫
穿整個仿真體積的均勻網格。新的
方法可以將小網格聚集在螺旋體
的周圍，而在離螺旋體較遠的地
方，場值在空間上變化很少，故可
以采用較大的網格。既可以分別在
x/y/z 方向上劃分子網，也可以在
這三個方向上同時劃分子網（視結
構而變）。例如，對于共面結構，
則只需要在一個面上劃分子網格
即可正確獲取金屬邊緣特性。圖2
中，網格數下降很多，約僅為非子
網時的1/10，大大減少仿真時間。
為何引入其他求解器?
有史以來，CST 微波工作室
一直扎根于時域求解，經過多年的
研究發展和不斷的更新，已經成為
世界上同類工具中最成功的軟件。
然而，盡管可以解決相當多的問
題，尤其是電大和寬帶問題，其他
技術在解決某些特定問題時顯示
出其特有的優勢。5.1 版本中采用
了基于四面體網格的頻域求解，并
帶有自適應網格和頻率掃描技術，
主要用來解決超過時域求解范圍
的問題。包括窄帶和電小設備，如:
高Q 濾波器、相位陣列天線、基
片上帶有線圈的SiP（見圖3）。引
入頻域求解器的首要問題是要確
保界面與時域求解器完全一致，這
樣用戶只需簡單地點擊“T”或“F”
即可啟動合適的求解器。
2006B 版完成了世界級的頻
域求解器的特性設置，不但包括直
接求解或迭代求解技術、一階和二
階元、高級德勞內(Delaunay)網格、
傾斜波導端口、平面波激勵、多頻
率自適應網格以及相控陣元胞結
構中的弗洛凱（Floquet）邊界條
件。圖4 顯示一個傾斜端口激勵的
循環器。
圖1 Cadence APD 中的引線設置界面
圖2 靠近頭顱的手機螺旋天線
新求解器
2006B引入一個全新的專家
級全波求解器，用來求解電尺寸
非常大的結構，通常尺寸為幾十
甚至幾百個波長。應用范圍包含
多天線的EMC/互擾分析、天線
布局優化和整機RCS 研究。該
積分方程求解器采用多層快速
多極子法（MLFMM）。它是一
種解決面矩量法（MOM）的快
速方法。它只對結構的表面進行
網格劃分。MLFMM 求解器有幾
個顯著特點。傳統矩量法對于簡
單純金屬天線或線天線，由于只
需對很少的金屬表面進行網格
劃分，而大部分均是自由空間，
所以非常精確且快速。由于元件
之間的耦合，而對于電大復雜結
構，由于要計及各個面元間的相
互耦合，故導致大型密集矩陣。
使得無法求解。而新引入的
MLFMM 法將全局耦合轉換成
多級子空域間的耦合。逐步將子
空域內的耦合擴展到上級空域，
以此遞歸，直到總空域。計算量
與網格數N 的關系為（NlogN）。
MLFMM 求解器已被嵌入到現
有的界面框架中。只需點擊“I”
即可啟動。圖5 顯示用MLFMM
仿真的飛機RCS。
2006B版對已有的本征模求
解器（E）也做了改進，包括提
高求解速度、預選模式頻率范
圍，這樣可以避免總是計算從
0Hz 開始的所有低次模?？焖僦C
振求解器（R）仍是求解高Q 濾
波器的最佳、最快速的方法。
通用時域和頻域求解器適
用于絕大多數問題，而另外三個
特殊求解器（I、E、R）則可以
幫助工程師準確而又快速地解
決一些特定的問題。
建模器和其他改進
2006B中的許多改進都將使
用戶受益。為了適應更加復雜的
建模，前端建模器在結構旋轉移
動時采用降低細節分辨率的方
法來提高動態旋轉速度，最高可
達每秒15 幀。跳顯功能可以使
用戶在導航樹或是主視圖中快
速顯示各個結構和隱藏結構（見
圖6）。智能旋轉中心將旋轉中心
總是置于當前鼠標所在位置。在
后處理中，根據縮放尺度自動調
整箭頭個數和大小。
使用一個按鈕即可在低頻
和高頻仿真之間切換，菜單和圖
標將自動配置。靜磁求解器與高
頻求解器間的耦合實現了在諸
如環流器等設備中對非均勻磁
化鐵氧體的求解。而且實現了高
頻電磁熱耦合的協同仿真。
CST 設計工作室可以作為
Agilent 公司的ADS 或是AWR
公司的MWO 的一個入門級電
路仿真工具的替代品。例如，它
內含一個時域求解器可以仿真
眼圖。
CST 微波工作室與ADS 和
MWO 均有接口。完成其中的三
維無源器件的仿真。CST MWS
2006 與ADS2005A 具有無縫協
同仿真功能。
結論
2006B 看似中間版本；但卻
是商用電磁場計算領域內最響
亮的名字之一。CST 已經意識到
在RF 世界里，微波和高速設計
正在快速發展而且朝著更加復
雜的方向發展。世界級求解器與
人性化界面的完美結合使得我
們可以激流勇進。使用該軟件不
但可以提高設計效率而且可以
降低成本和風險，使得我們的工
程師以及他們的經理們更會關
注這個該版本。若您想試用，則
請通過info@cst-china.cn 與我們
聯系，提供您的詳細聯系方式。
(CST China Ltd.翻譯)
圖3 SiP 三維模型
圖4 帶有斜波導端口的環行器（頻域有限元法）
圖5 用新引入的多層快速多極子（MLFMM）求解的
120 個波長的飛機的散射特性及表面電流分布
圖6 跳顯功能能夠快速地顯示隱藏的結構
cst對硬件的要求
Software Requirements
• The software runs under any one of the following operating systems: Windows NT
4, Windows 2000, Windows XP, Windows 98, Windows Me
Hardware Requirements
• Intel Pentium or greater, IBM PC Compatible (Intel Pentium IV processor strongly
recommended)
• 100% OpenGL compatible graphics card
• CD-ROM drive
• 128 MB RAM (512 MB recommended)
• 2 GB free disk space (10 GB recommended)
以上是cst說明文檔中對軟、硬的要求，感覺算一些稍微電大或寬帶的模型，cst要占優勢，要說精確，以有限元為基礎的hfss應該有優勢
