盤點一下CST電磁仿真軟件的求解器

今天我們一起來盤點一下CST電磁仿真軟件那些牛叉的求解器?？靵頂?shù)一下，你用了里面的幾種吧！

CST Studio Suite讓客戶可以使用多種電磁 (EM) 仿真求解器，這些求解器使用有限元法 ( FEM )、有限積分法 (FIT) 和傳輸線矩陣法 (TLM) 等方法。這些代表了用于高頻仿真任務(wù)的最強大的通用求解器。

用于專業(yè)高頻應(yīng)用（例如電氣大型或高諧振結(jié)構(gòu)）的附加求解器補充了通用求解器。

CST Studio Suite 包括專用于靜態(tài)和低頻應(yīng)用（例如機電設(shè)備、變壓器或傳感器）的 FEM 求解器。除此之外，還有可用于帶電粒子動力學(xué)、電子學(xué)和多物理場問題的仿真方法。求解器無縫集成到 CST Studio Suite 的一個用戶界面中，可以輕松選擇最適合給定問題類別的仿真方法，通過交叉驗證提供改進(jìn)的仿真性能和前所未有的仿真可靠性。

No.1 高頻仿真求解器

1 Asymptotic 漸進(jìn)求解

Asymptotic Solver 是一種光線追蹤求解器，對于不需要全波求解器的超大型結(jié)構(gòu)非常有效。漸近求解器基于射擊彈跳射線 (SBR) 方法，是物理光學(xué)的擴展，并且能夠處理具有數(shù)千個波長的電氣尺寸的模擬。

應(yīng)用：

非常大的電氣結(jié)構(gòu)

天線安裝性能

散射分析

2 本征模求解器

Eigenmode Solver 是用于模擬共振結(jié)構(gòu)的 3D 求解器，結(jié)合了高級 Krylov 子空間方法 (AKS) 和 Jacobi-Davidson 方法 (JDM)。Eigenmode Solver 的常見應(yīng)用是高諧振濾波器結(jié)構(gòu)、高 Q 粒子加速器腔和慢波結(jié)構(gòu)，例如行波管。Eigenmode Solver 支持靈敏度分析，可以直接計算結(jié)構(gòu)變形的失諧效應(yīng)。

3 濾波器設(shè)計助手

一種用于設(shè)計帶通和雙工器濾波器的綜合工具，其中生成了一系列耦合矩陣拓?fù)?，用于基于任意耦?a target="_blank">諧振器的技術(shù)中的應(yīng)用。它還提供了構(gòu)建塊的選擇，通過使用裝配建模來實現(xiàn) 3D 過濾器。從組件庫中，用戶可以在梳狀/叉指同軸腔和矩形波導(dǎo)之間進(jìn)行選擇，或者簡單地定義任何類型的單模技術(shù)（例如 SIW 或電介質(zhì)圓盤）的定制構(gòu)建塊。

附加功能包括耦合矩陣提取，可直接用作優(yōu)化仿真模型的目標(biāo)，或通過使用網(wǎng)絡(luò)分析儀的實時測量幫助調(diào)整復(fù)雜硬件。

應(yīng)用：

用于不同電磁技術(shù)（例如空腔、微帶、電介質(zhì)）的交叉耦合濾波器

濾波器硬件的輔助調(diào)諧（帶有矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀鏈接）

4， 頻域求解器

頻域求解器是一款功能強大的多用途 3D 全波求解器，基于有限元法 (FEM)，可為多種類型的組件提供出色的仿真性能。因為Frequency Domain Solver可以同時計算所有端口，所以它也是模擬連接器和陣列等多端口系統(tǒng)的一種非常有效的方法。頻域求解器包括模型降階 (MOR) 功能，可以加快濾波器等諧振結(jié)構(gòu)的仿真速度。

應(yīng)用：

使用中小型模型的一般高頻應(yīng)用

共振結(jié)構(gòu)

多端口系統(tǒng)

3D電子

5 積分方程

積分方程求解器是 3D 全波求解器，基于矩量法 (MOM) 技術(shù)和多級快速多極子法 (MLFMM)。積分方程求解器使用曲面積分技術(shù)，在模擬具有大量空白空間的大型模型時，它比全體積方法更有效。積分方程求解器包括特征模式分析 (CMA) 功能，可計算結(jié)構(gòu)支持的模式。

應(yīng)用：

使用大型電模型的高頻應(yīng)用

裝機性能

特征模式分析

6 多層求解器

多層求解器是基于矩量法 (MOM) 技術(shù)的 3D 全波求解器。多層求解器使用表面積分技術(shù)，并針對模擬平面微波結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。多層求解器包括特征模式分析 (CMA) 功能，可計算結(jié)構(gòu)支持的模式。

應(yīng)用：

多媒體麥克風(fēng)

饋電網(wǎng)絡(luò)

平面天線

7 時域求解器

時域求解器是一款功能強大且用途廣泛的多用途 3D 全波求解器，在單個封裝中包含有限積分技術(shù) (FIT) 和傳輸線矩陣 (TLM) 實現(xiàn)。時域求解器可以在一次運行中執(zhí)行寬帶模擬。對硬件加速和 MPI 集群計算的支持也使求解器適用于極其龐大、復(fù)雜和細(xì)節(jié)豐富的模擬。

應(yīng)用：

使用中大型模型的一般高頻應(yīng)用

瞬態(tài)效應(yīng)

3D電子

8 混合求解器

混合求解器任務(wù)允許鏈接時域、頻域、積分方程和漸近求解器以進(jìn)行混合仿真。對于涉及非常寬的頻帶或具有非常精細(xì)細(xì)節(jié)的電氣大型結(jié)構(gòu)的仿真項目，可以通過在不同部件上使用不同的求解器來提高計算效率。模擬場通過場源在求解器之間傳輸，求解器之間具有雙向鏈接以實現(xiàn)更準(zhǔn)確的模擬。

應(yīng)用：

非常大的結(jié)構(gòu)上的小天線

EMC 模擬

復(fù)雜環(huán)境下的人體模擬

No.2 低頻仿真

9 靜電仿真

靜電求解器是用于模擬靜電場的 3D 求解器。該求解器特別適用于電荷或電容很重要的傳感器等應(yīng)用。求解器的速度也意味著它對于優(yōu)化電極和絕緣體等應(yīng)用非常有用。

應(yīng)用：

傳感器和觸摸屏

電力設(shè)備

帶電粒子裝置和 X 射線管

10 靜止電流

靜態(tài)電流場解算器是一個 3D 解算器，用于模擬直流電流通過設(shè)備的流動，尤其是在有損耗組件的情況下。該求解器可用于表征 DC 或渦流和瞬態(tài)效應(yīng)無關(guān)的組件的電氣特性。

應(yīng)用：

大功率設(shè)備

電機

PCB配電網(wǎng)

11 靜磁仿真

靜磁解算器是用于模擬靜磁場的 3D 解算器。該求解器最適用于模擬磁體、傳感器，以及在瞬態(tài)效應(yīng)和渦流不重要的情況下模擬電機和發(fā)電機等電機。

應(yīng)用：

傳感器

電機

粒子束聚焦磁體

12 低頻頻域

低頻頻域 (LF-FD) 求解器是一種 3D 求解器，用于模擬低頻系統(tǒng)中的時諧波行為，包括磁準(zhǔn)靜態(tài) (MQS)、電準(zhǔn)靜態(tài) (EQS) 和全波實現(xiàn)。該求解器對于涉及頻域效應(yīng)且源為線圈的仿真最有用。

應(yīng)用：

傳感器和無損檢測 (NDT)

RFID和無線電力傳輸

電力工程——母線系統(tǒng)

13 低頻時域

低頻時域 (LF-FD) 求解器是一種 3D 求解器，用于模擬低頻系統(tǒng)中的瞬態(tài)行為，包括磁準(zhǔn)靜態(tài) (MQS) 和電準(zhǔn)靜態(tài) (EQS) 實現(xiàn)。MQS 求解器適用于涉及渦流、非線性效應(yīng)和瞬態(tài)效應(yīng)（如運動或浪涌）的問題。EQS 求解器適用于阻容問題和 HV-DC 應(yīng)用。

應(yīng)用：

電機和變壓器

機電 - 馬達(dá)、發(fā)電機

電力工程——絕緣、母線系統(tǒng)、開關(guān)設(shè)備

No.3 多物理場仿真

14 熱穩(wěn)態(tài)求解器

熱穩(wěn)態(tài)求解器可以預(yù)測穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的溫度分布。熱源可以包括由電場和磁場、電流、粒子碰撞、人體生物熱以及其他用戶定義的熱源產(chǎn)生的損耗。熱穩(wěn)態(tài)求解器與我們的電磁求解器無縫連接，可以預(yù)測設(shè)備的溫度并對其電磁性能產(chǎn)生影響。

應(yīng)用：

大功率電子元件和設(shè)備，例如印刷電路板 (PCB)、濾波器、天線等。

醫(yī)療設(shè)備和人體生物加熱

15 熱瞬態(tài)求解器

熱瞬態(tài)求解器可以預(yù)測系統(tǒng)隨時間變化的溫度響應(yīng)。熱源可以包括由電場和磁場、電流、粒子碰撞、人體生物熱以及其他用戶定義的熱源產(chǎn)生的損耗。熱瞬態(tài)求解器與我們的電磁求解器無縫連接，可以對設(shè)備進(jìn)行瞬態(tài)溫度預(yù)測并對其電磁性能產(chǎn)生影響。

應(yīng)用：

大功率電子元件和設(shè)備，例如 PCB、濾波器、天線等。

醫(yī)療設(shè)備和人體生物加熱

16 共軛傳熱 (CHT) 求解器

共軛傳熱 (CHT) 求解器使用 CFD 技術(shù)來預(yù)測系統(tǒng)中的流體流動和溫度分布。CHT 求解器包括來自所有傳熱模式的熱效應(yīng)：傳導(dǎo)、對流和輻射，并且可以包括來自電磁損耗的熱源，就像穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)熱求解器一樣。可以直接建模風(fēng)扇、穿孔屏幕、熱界面材料等設(shè)備。也可以考慮緊湊型熱模型 (CTM)，例如雙電阻 CTM。

應(yīng)用：

電子冷卻：大功率電子元件和設(shè)備的自然對流和強制對流，如 PCB、濾波器、天線、機箱等，安裝有冷卻設(shè)備如風(fēng)扇、散熱器等。

17 Mechanical Solver

Mechanical Solver 可以預(yù)測由電磁力和熱膨脹引起的結(jié)構(gòu)的機械應(yīng)力和變形。它旨在與 EM 和熱求解器一起使用，以評估力和加熱對設(shè)備的可能性能影響。

應(yīng)用：

濾波器失諧

PCB變形

粒子加速器上的洛倫茲力

No.4 粒子仿真

18 Particle-in-Cell (PIC) Solver

Particle-in-Cell (PIC) Solver 是一種通用的、自洽的粒子跟蹤仿真方法，它計算時域中的粒子軌跡和電磁場，同時考慮空間電荷效應(yīng)和兩者之間的相互耦合。這使得它可以用于模擬粒子和高頻場之間的相互作用很重要的各種設(shè)備，以及電子多重作用存在風(fēng)險的高功率設(shè)備。

應(yīng)用：

加速器組件

慢波設(shè)備

乘積

19 粒子跟蹤求解器

粒子跟蹤求解器是一個 3D 求解器，用于模擬通過電磁場的粒子軌跡。Gun Iteration 選項可以考慮空間電荷對電場的影響。有幾種發(fā)射模型，包括固定、空間電荷限制、熱離子和場發(fā)射，并且可以模擬二次電子發(fā)射。

應(yīng)用：

粒子源

聚焦和光束轉(zhuǎn)向磁鐵

加速器組件

20 Wakefield Solver

Wakefield Solver 計算粒子束周圍的場，由線電流表示，以及通過與周圍結(jié)構(gòu)中的不連續(xù)性相互作用產(chǎn)生的尾場。

應(yīng)用：

空腔

準(zhǔn)直器

光束位置監(jiān)視器

No.5 EMC 和 EDR 仿真

21 PCB 求解器

CST Studio Suite 的 PCB 和封裝模塊是用于對印刷電路板 (PCB) 進(jìn)行信號完整性 (SI)、電源完整性 (PI) 和電磁兼容性 (EMC) 分析的工具。它通過為來自 Cadence、Zuken 和 Altium 的流行布局工具提供強大的導(dǎo)入過濾器，輕松集成到 EDA 設(shè)計流程中。共振、反射、串?dāng)_、電源/接地反彈和同時開關(guān)噪聲 (SSN) 等效應(yīng)可以在產(chǎn)品開發(fā)的任何階段（從布局前階段到布局后階段）進(jìn)行仿真。

CST Studio Suite 包括三種不同的求解器類型——2D 傳輸線方法、3D 部分元等效電路 (PEEC) 方法和 3D 有限元頻域 (FEFD) 方法——以及用于 IR drop、PI 和SI 分析

應(yīng)用：

高速印刷電路板

套餐

電力電子

22 規(guī)則檢查

Rule Check 是一種 EMC、SI 和 PI 設(shè)計規(guī)則檢查 (DRC) 工具，可從 Cadence、Mentor Graphics 和 Zuken 以及 ODB++（例如 Altium）文件中讀取流行的電路板文件，并根據(jù)一套 EMC 或 SI 檢查 PCB 設(shè)計規(guī)則。Rule Check 使用的內(nèi)核是著名的軟件工具 EMSAT。

用戶可以指定對 EMC 至關(guān)重要的各種網(wǎng)絡(luò)和組件，例如 I/O 網(wǎng)絡(luò)、電源/接地網(wǎng)絡(luò)和去耦電容器。規(guī)則檢查通過依次檢查每個關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)以檢查它是否違反任何選定的 EMC 或 SI 設(shè)計規(guī)則來減輕乏味并消除人為錯誤。規(guī)則檢查完成后，可以以圖形或 HTML 文檔的形式查看 EMC 規(guī)則的違規(guī)情況。

應(yīng)用：

電磁兼容性 (EMC) PCB 設(shè)計規(guī)則檢查

信號完整性和電源完整性 (SI/PI) PCB 設(shè)計規(guī)則檢查

23 線束求解器

Cable Harness Solver 專用于對大型電氣系統(tǒng)中復(fù)雜電纜結(jié)構(gòu)的信號完整性 (SI)、傳導(dǎo)發(fā)射 (CE)、輻射發(fā)射 (RE) 和電磁敏感性 (EMS) 進(jìn)行三維分析。它為 3D 金屬或介電環(huán)境中的電纜線束配置結(jié)合了快速準(zhǔn)確的傳輸線建模技術(shù)。使用 Cable Harness Solver 和其他高頻求解器進(jìn)行混合仿真，可以有效地在 3D 中仿真包含復(fù)雜電纜束的結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用：

電纜的通用 SI 和 EMC 仿真

車輛和飛機中的線束布局

消費電子產(chǎn)品中的混合電纜

審核編輯：湯梓紅