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CST電磁仿真軟件
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CST電磁仿真軟件

CST電磁仿真軟件

CST Studio Suite 是一種高性能3D EM 分析軟件包,
用于設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化電磁 (EM) 部件及系統(tǒng)。適用于整個(gè) EM 范圍內(nèi)各類應(yīng)用領(lǐng)域的電磁場解算器全部包含在 CST Studio Suite 的一個(gè)用戶界面中。EM 分析的常見目標(biāo)包括天線及濾波器的性能和效率,電機(jī)和發(fā)電機(jī)中的電磁兼容性及干擾 (EMC/EMI)、人體 EM 磁場暴露、機(jī)電效應(yīng),以及高功率設(shè)備的熱效應(yīng)。 通過對(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,降低開發(fā)成本,加快市場投放速度。CST產(chǎn)品的三大支柱是精度、速度和易用性。

產(chǎn)品描述

電磁仿真解算器

CST Studio Suite 無縫集成多種解算器,允許針對(duì)既定的問題類輕松選擇最合適的仿真方法,同時(shí)通過交叉驗(yàn)證提供了更高的仿真性能和前所未有的仿真可靠性。

Asymptotic——射線追蹤解算器,可高效地用于極大型結(jié)構(gòu)。

本征模式——適用于模擬共振結(jié)構(gòu)的 3D 解算器。

Filter Designer 2D——平面濾波器合成工具,包含一個(gè)帶有各種濾波器類型的數(shù)據(jù)庫。

Filter Designer 3D——適用于設(shè)計(jì)交叉耦合帶通濾波器的合成工具。

Frequency Domain——功能強(qiáng)大的多用途 3D 全波解算器,基于有限元方法。

積分方程——基于矩量法技術(shù)的 3D 全波解算器,適用于模擬大型電氣結(jié)構(gòu)。

Multilayer——3D 全波解算器,經(jīng)過優(yōu)化可用于模擬平面微波結(jié)構(gòu)。

Time domain——功能強(qiáng)大、用途廣泛的 3D 全波解算器,可在單次運(yùn)行中執(zhí)行寬頻仿真。

低頻

Electrostatic—適用于模擬靜電場的 3D 解算器。

Stationary Current——適用于通過設(shè)備模擬直流電流流動(dòng)的 3D 解算器。

Magnetostatic——適用于模擬靜磁場的 3D 解算器。

Low Frequency-Frequency Domain——3D 解算器,用于模擬低頻系統(tǒng)中的時(shí)諧行為,可幫助用于無線功率傳遞的線圈仿真。

Low-Frequency-Time Domain——3D 解算器,用于在包含渦流、非線性效應(yīng)和運(yùn)動(dòng)的低頻系統(tǒng)中模擬瞬態(tài)行為。還可以對(duì)電阻-電容效應(yīng)進(jìn)行建模。

多物理場

Multiphysics Solvers——一組熱解算器和機(jī)械解算器,開發(fā)作為電磁仿真工作流程的補(bǔ)充。

粒子

Particle-in-cell——用于粒子追蹤的自相容仿真方法,可在時(shí)域內(nèi)同時(shí)計(jì)算粒子軌跡和電磁場。

Particle Tracking——適用于通過電磁場模擬粒子軌跡的 3D 解算器。

Wakefield——計(jì)算粒子束周圍的場以及通過不連續(xù)性互動(dòng)產(chǎn)生的尾場。

電磁仿真解算器.png電磁系統(tǒng)建模.png3D  EM分析.png

電磁系統(tǒng)建模

憑借 System Assembly and Modeling (SAM),CST Studio Suite 提供了系統(tǒng),并一種可簡化仿真項(xiàng)目管理的環(huán)境,允許使用圖解式建模來直觀地構(gòu)建電磁 (EM) 直接管理復(fù)雜仿真流。SAM 框架可用于對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行分析和優(yōu)化,包括多個(gè)單獨(dú)的部件。SAM 可以幫助用戶對(duì)同一個(gè)仿真項(xiàng)目內(nèi)的不同解算器或模型配置的結(jié)果進(jìn)行比較,并自動(dòng)執(zhí)行后處理。SAM 可以方便地設(shè)置一連串解算器運(yùn)行,以用于混合和多物理仿真。例如,使用 EM 仿真的結(jié)果來計(jì)算熱效應(yīng),再計(jì)算結(jié)構(gòu)變形,然后使用另一個(gè) EM 仿真來分析去諧。 

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數(shù)據(jù)交換選項(xiàng),有助于減輕設(shè)計(jì)工程師工作量。

CST Studio Suite 的出名之處在于其超凡的 CAD 和 EDA 數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能。支持導(dǎo)入完全參數(shù)化的模型,并且由于 CAD 與仿真之間的雙向鏈接,使得設(shè)計(jì)變更可以立即反映在仿真模型中。可以將優(yōu)化及參數(shù)設(shè)計(jì)算例的結(jié)果直接導(dǎo)入回主模型中。改善工作流程集成,并減少設(shè)計(jì)優(yōu)化所需的時(shí)間和工作量。

自動(dòng)優(yōu)化

CST Studio Suite 包含多種自動(dòng)優(yōu)化算法,既有本地算法也有全局算法。本地優(yōu)化器提供了快速融合,但有可能只是本地的最低限度融合,而不是整體最佳的解決方案。另一方面,全局優(yōu)化器可以搜索整個(gè)有問題的空間,但一般需要執(zhí)行更多計(jì)算。

對(duì)于極其復(fù)雜的系統(tǒng)或存在大量變數(shù)的問題,可以使用高性能計(jì)算技術(shù)來加快仿真和優(yōu)化速度。特別是,可以通過使用分布式計(jì)算來大幅提高全局優(yōu)化器的性能。

CMA-ES——最精密的全局優(yōu)化器,可為全局優(yōu)化器帶來相對(duì)快速的融合。借助 CMA-ES,優(yōu)化器可以“記住”之前的迭代,此歷史記錄可用于提高算法的性能,同時(shí)避免出現(xiàn)局部最優(yōu)。

適用于:全局優(yōu)化,尤其是復(fù)雜的問題領(lǐng)域

TRF——一款強(qiáng)大的本地優(yōu)化器,基于主要數(shù)據(jù)在起點(diǎn)周圍的“信任”區(qū)域構(gòu)建線性模型。建模的解決方案將用作新的起點(diǎn),直至其融合至準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)模型。信任區(qū)域框架可以充分利用 S 參數(shù)敏感性信息減少所需的仿真數(shù),加快優(yōu)化流程。這是最為可靠的優(yōu)化算法。

適用于:全局優(yōu)化,尤其是帶有敏感信息的模型

Genetic Algorithm——使用演化方法進(jìn)行優(yōu)化,在參數(shù)空間生成多個(gè)點(diǎn),然后通過多個(gè)生成結(jié)果對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化,會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)的參數(shù)突變。此算法在每個(gè)生成結(jié)果中選擇“最適當(dāng)?shù)摹眳?shù)集,從而融合至全局最優(yōu)方案。

適用于:復(fù)雜的問題和具有許多參數(shù)的模型

Particle Swarm Optimization ——一款全球優(yōu)化器,此算法將參數(shù)空間的點(diǎn)視為移動(dòng)粒子。在每個(gè)迭代中,粒子的位置不僅根據(jù)每個(gè)粒子的最佳位置更改,而且會(huì)根據(jù)整體的最佳位置進(jìn)行更改。適用于具有許多參數(shù)的模型。

適用于:具有許多參數(shù)的模型

Nelder Mead Simplex Algorithm——本地優(yōu)化技術(shù),使用在參數(shù)空間分布的多個(gè)點(diǎn)來查找最優(yōu)方案。相比大多數(shù)本地優(yōu)化器,Nelder Mead Simplex Algorithm 更少依賴于起點(diǎn)。

適用于:復(fù)雜的問題領(lǐng)域,其中具有相對(duì)較少的參數(shù),系統(tǒng)沒有良好初始模型

Interpolated Quasi Newton——一款快速的本地優(yōu)化器,使用插值接近參數(shù)空間的梯度。

適用于:具有計(jì)算要求的模型

Classic Powell——一款簡單可靠的本地優(yōu)化器,用于解決單參數(shù)問題。盡管速度慢于 Interpolated Quasi Newton,但更加準(zhǔn)確。

適用于:單變量優(yōu)化

Decap Optimizer——一款用于印刷電路板 (PCB) 設(shè)計(jì)的專門優(yōu)化器,其使用 Pareto 波前法計(jì)算去耦電容器最有效的布置。這樣可以最大程度減少所需的電容器數(shù)量或降低總成本,同時(shí)仍滿足指定的阻抗曲線。

適用于:PCB 布局

電磁設(shè)計(jì)環(huán)境.png

電磁設(shè)計(jì)環(huán)境

CST Studio Suite 設(shè)計(jì)環(huán)境就是一個(gè)由所有模塊共用的直觀用戶界面。它包含一個(gè)3D 交互式建模工具、一個(gè)圖解式布局工具、一個(gè)用于電磁解算器的預(yù)處理器,以及根據(jù)行業(yè)要求定制的后處理工具。

功能區(qū)式界面使用選項(xiàng)卡來顯示在設(shè)置、執(zhí)行和分析仿真時(shí)所需的全部工具和選項(xiàng),根據(jù)其在工作流程中的位置進(jìn)行分組。

3D 交互式建模工具,使用了 ACIS 3D CAD 內(nèi)核。允許在 CST Studio Suite 內(nèi)部構(gòu)建復(fù)雜模型,并使用簡單的“所見即所得”方法進(jìn)行參數(shù)式編輯。

ANTENNA MAGUS——天線設(shè)計(jì)軟件

Antenna Magus 是一種軟件工具,可以加快天線的設(shè)計(jì)和建模流程。可以從一個(gè)包含 350 多種天線的大型天線數(shù)據(jù)庫中,將歷經(jīng)驗(yàn)證的天線模型導(dǎo)出到 CST Studio Suite。

實(shí)踐證明,無論是對(duì)天線設(shè)計(jì)工程師還是對(duì)需要將天線模型用于天線定位和/或電磁干擾研究的任何人來說,Antenna Magus 都能帶來極具價(jià)值的輔助作用。 

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FEST3D——微波濾波器設(shè)計(jì)軟件

Fest3D可以在波導(dǎo)和同軸型腔技術(shù)基礎(chǔ)之上分析復(fù)雜的無源微波部件,與模式匹配方法相比可大大縮短計(jì)算時(shí)間并達(dá)到極高準(zhǔn)確性。此套件提供了設(shè)計(jì)無源部件所需的全部功能,例如優(yōu)化和公差分析。此外還可以使用 Fest3D 高級(jí)合成工具,通過用戶規(guī)格來設(shè)計(jì)帶通、雙模和低通濾波器。

Fest3D 基于矩量法實(shí)現(xiàn)高效解算的積分方程技術(shù),采用了邊界積分諧振模式展開 (BI-RME) 方法來提取帶任意截面的復(fù)雜波導(dǎo)模態(tài)圖表。可以使用 Fest3D 進(jìn)行分析的一些部件包括:

濾波器(梳型、指狀組合型、對(duì)開式鐵心型、雙模型、帶阻型等)

多工器(同向雙工器、OMUX 等)

耦合器

偏光器

OMT

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SPARK3D——次級(jí)電子倍增和電暈分析

Spark3D用于確定各種無源設(shè)備內(nèi)的RF擊穿功率級(jí)別,包括空腔、波導(dǎo)、微帶和天線。來自CST Studio Suite仿真的場結(jié)果可以直接導(dǎo)入到 Spark3D,以分析真空擊穿(次級(jí)電子倍增)和氣體放電。Spark3D 所基于的高級(jí)方法以數(shù)字方式分析擊穿現(xiàn)象,可預(yù)測出更真實(shí)的擊穿功率級(jí)別,進(jìn)而改進(jìn)設(shè)計(jì)余量。Spark3D 的主要功能包括:

從 EM 解算器中導(dǎo)入電磁 (EM) 場。

自動(dòng)確定擊穿功率閾值。

可以定義分析框,以便選擇要分析的關(guān)鍵區(qū)域。

實(shí)時(shí)輸出界面具有豐富的仿真數(shù)據(jù),采用表格、圖解和 3D 視圖形式。

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IDEM——電子設(shè)備表征

IdEM 是一種用戶友好型工具,適用于生成線性集總多端口結(jié)構(gòu)的宏模型(通過場、連接器、封裝、不連續(xù)性等),具有出色的輸入-輸出端口響應(yīng)。結(jié)構(gòu)的原始表征可以來自于測量或仿真,以頻域或時(shí)域計(jì)。一套功能先進(jìn)、性能優(yōu)良的有理擬合模塊使其適用于幾乎任何類型的表征。生成的模型采用常見的 SPICE 格式,適用于設(shè)計(jì)流程中所需的系統(tǒng)級(jí)別仿真。因此,無論您的本機(jī)表征和應(yīng)用領(lǐng)域如何,IdEM 都允許對(duì)任何類型的線性結(jié)構(gòu)、部件、互連、封裝進(jìn)行SPICE 模型提取和處理。