CST介紹
關(guān)于CST高頻電磁仿真
與應(yīng)力和熱力學(xué)分析等數(shù)值仿真
領(lǐng)域不同，高頻電磁仿真是一個不斷發(fā)
展的學(xué)科。專家們?nèi)栽趯ふ易羁熳钣行?br />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(fā)隊伍必須面對所有
的挑戰(zhàn)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(shè)計項目的
大型化和復(fù)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(shù)據(jù)輸入、與其它CAD/EDA 軟件
間的導(dǎo)入導(dǎo)出和簡捷智能化的后處理。
經(jīng)過長期努力，提供“完善技術(shù)”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(xiàn)了提供最佳求解器和最佳
網(wǎng)格的虛擬現(xiàn)實仿真，而且還提供了通
過多個求解器的結(jié)果進(jìn)行交叉驗證的
途徑。使人們對三維高頻電磁仿真結(jié)果
正確性的信心達(dá)到了前所未有的高度。
流程整合
當(dāng)今世界，競爭無處不在，工程師
們需要優(yōu)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(lǐng)域，有源和無源電路仿真工具起
著非常重要的作用，我們應(yīng)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(shù)的研發(fā)，但是近來相繼與Agilent
和AWR 公司的結(jié)成合作伙伴關(guān)系，實
現(xiàn)了國際一流的全方位有源和無源器
件的協(xié)同仿真和協(xié)同優(yōu)化。例子中含有
一個帶有固態(tài)功放饋電網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行參量化并優(yōu)化。
生機勃勃
充滿挑戰(zhàn)的
高頻電磁仿真
許多無源仿真首先要從建
模和導(dǎo)入開始，CST 可以導(dǎo)入如
Pro/E 之類的CAD 結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)在結(jié)構(gòu)導(dǎo)入方面取得了很
大的進(jìn)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(jié)構(gòu)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(dá)到非常高的精度。
FPBA 取得的另一進(jìn)展是將導(dǎo)
入的模型進(jìn)行快速、準(zhǔn)確離散
化，包括那些殘缺的結(jié)構(gòu)文本。
避免了模型修整這個繁雜步
驟。標(biāo)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(wǎng)
作為一個巨大的挑戰(zhàn)性的
理論研究項目，子網(wǎng)技術(shù)經(jīng)過
嚴(yán)格的測試，最終在這里發(fā)布，
成為時域求解領(lǐng)域的一大喜人
突破。靈活的子網(wǎng)技術(shù)將CST
現(xiàn)有的PBA 與TST（薄片技
術(shù)）與共形網(wǎng)格概念進(jìn)行了有
機的結(jié)合。
雖然也有一些商用軟件可
對矩形區(qū)域進(jìn)行
子網(wǎng)分割，但是
缺少靈活性且不
具有共形性，另
外只能劃分
Staircase 網(wǎng)格。
CST MWS 的
一大突破是在不
犧牲已有優(yōu)勢的
前提下，集成多
項技術(shù)，形成真
正自適應(yīng)的數(shù)值
穩(wěn)定的網(wǎng)格。
圖2 所示為這一設(shè)計的典型
應(yīng)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(tǒng)時域求解器將采用貫
穿整個仿真體積的均勻網(wǎng)格。新的
方法可以將小網(wǎng)格聚集在螺旋體
的周圍，而在離螺旋體較遠(yuǎn)的地
方，場值在空間上變化很少，故可
以采用較大的網(wǎng)格。既可以分別在
x/y/z 方向上劃分子網(wǎng)，也可以在
這三個方向上同時劃分子網(wǎng)（視結(jié)
構(gòu)而變）。例如，對于共面結(jié)構(gòu)，
則只需要在一個面上劃分子網(wǎng)格
即可正確獲取金屬邊緣特性。圖2
中，網(wǎng)格數(shù)下降很多，約僅為非子
網(wǎng)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(jīng)過多年的
研究發(fā)展和不斷的更新，已經(jīng)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(dāng)多的問
題，尤其是電大和寬帶問題，其他
技術(shù)在解決某些特定問題時顯示
出其特有的優(yōu)勢。5.1 版本中采用
了基于四面體網(wǎng)格的頻域求解，并
帶有自適應(yīng)網(wǎng)格和頻率掃描技術(shù)，
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(shè)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(shè)置，不但包括直
接求解或迭代求解技術(shù)、一階和二
階元、高級德勞內(nèi)(Delaunay)網(wǎng)格、
傾斜波導(dǎo)端口、平面波激勵、多頻
率自適應(yīng)網(wǎng)格以及相控陣元胞結(jié)
構(gòu)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(huán)器。
圖1 Cadence APD 中的引線設(shè)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(jié)構(gòu)，通常尺寸為幾十
甚至幾百個波長。應(yīng)用范圍包含
多天線的EMC/互擾分析、天線
布局優(yōu)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(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行
網(wǎng)格劃分。MLFMM 求解器有幾
個顯著特點。傳統(tǒng)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(jìn)行網(wǎng)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(fù)雜結(jié)
構(gòu)，由于要計及各個面元間的相
互耦合，故導(dǎo)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(zhuǎn)換成
多級子空域間的耦合。逐步將子
空域內(nèi)的耦合擴(kuò)展到上級空域，
以此遞歸，直到總空域。計算量
與網(wǎng)格數(shù)N 的關(guān)系為（NlogN）。
MLFMM 求解器已被嵌入到現(xiàn)
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(jìn)，包括提
高求解速度、預(yù)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。快速諧
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(shù)問題，而另外三個
特殊求解器（I、E、R）則可以
幫助工程師準(zhǔn)確而又快速地解
決一些特定的問題。
建模器和其他改進(jìn)
2006B中的許多改進(jìn)都將使
用戶受益。為了適應(yīng)更加復(fù)雜的
建模，前端建模器在結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)移
動時采用降低細(xì)節(jié)分辨率的方
法來提高動態(tài)旋轉(zhuǎn)速度，最高可
達(dá)每秒15 幀。跳顯功能可以使
用戶在導(dǎo)航樹或是主視圖中快
速顯示各個結(jié)構(gòu)和隱藏結(jié)構(gòu)（見
圖6）。智能旋轉(zhuǎn)中心將旋轉(zhuǎn)中心
總是置于當(dāng)前鼠標(biāo)所在位置。在
后處理中，根據(jù)縮放尺度自動調(diào)
整箭頭個數(shù)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(biāo)將自動配置。靜磁求解器與高
頻求解器間的耦合實現(xiàn)了在諸
如環(huán)流器等設(shè)備中對非均勻磁
化鐵氧體的求解。而且實現(xiàn)了高
頻電磁熱耦合的協(xié)同仿真。
CST 設(shè)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(nèi)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(xié)
同仿真功能。
結(jié)論
2006B 看似中間版本；但卻
是商用電磁場計算領(lǐng)域內(nèi)最響
亮的名字之一。CST 已經(jīng)意識到
在RF 世界里，微波和高速設(shè)計
正在快速發(fā)展而且朝著更加復(fù)
雜的方向發(fā)展。世界級求解器與
人性化界面的完美結(jié)合使得我
們可以激流勇進(jìn)。使用該軟件不
但可以提高設(shè)計效率而且可以
降低成本和風(fēng)險，使得我們的工
程師以及他們的經(jīng)理們更會關(guān)
注這個該版本。若您想試用，則
請通過info@cst-china.cn 與我們
聯(lián)系，提供您的詳細(xì)聯(lián)系方式。
(CST China Ltd.翻譯)
圖3 SiP 三維模型
圖4 帶有斜波導(dǎo)端口的環(huán)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(jié)構(gòu)
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?qū)拵У哪Ｐ停琧st要占優(yōu)勢，要說精確，以有限元為基礎(chǔ)的hfss應(yīng)該有優(yōu)勢
