CST求解器介紹
今天我們一起來(lái)盤點(diǎn)一下CST電磁仿真軟件那些牛叉的求解器。快來(lái)數(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(qiáng)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(bǔ)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(jī)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(dòng)力學(xué)、電子學(xué)和多物理場(chǎng)問(wèn)題的仿真方法。求解器無(wú)縫集成到 CST Studio Suite 的一個(gè)用戶界面中，可以輕松選擇最適合給定問(wèn)題類別的仿真方法，通過(guò)交叉驗(yàn)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(duì)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(kuò)展，并且能夠處理具有數(shù)千個(gè)波長(zhǎng)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(jí) Krylov 子空間方法 (AKS) 和 Jacobi-Davidson 方法 (JDM)。Eigenmode Solver 的常見(jiàn)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(jì)算結(jié)構(gòu)變形的失諧效應(yīng)。
3 濾波器設(shè)計(jì)助手
一種用于設(shè)計(jì)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)洌糜诨谌我怦詈现C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(guò)使用裝配建模來(lái)實(shí)現(xiàn) 3D 過(guò)濾器。從組件庫(kù)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(jiǎn)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(guò)使用網(wǎng)絡(luò)分析儀的實(shí)時(shí)測(cè)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(qiáng)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?yàn)镕requency Domain Solver可以同時(shí)計(jì)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(jí)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(shí)，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(jì)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(jī)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(duì)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(jì)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(shí)域求解器
時(shí)域求解器是一款功能強(qiáng)大且用途廣泛的多用途 3D 全波求解器，在單個(gè)封裝中包含有限積分技術(shù) (FIT) 和傳輸線矩陣 (TLM) 實(shí)現(xiàn)。時(shí)域求解器可以在一次運(yùn)行中執(zhí)行寬帶模擬。對(duì)硬件加速和 MPI 集群計(jì)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(shí)域、頻域、積分方程和漸近求解器以進(jìn)行混合仿真。對(duì)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(xiàng)目，可以通過(guò)在不同部件上使用不同的求解器來(lái)提高計(jì)算效率。模擬場(chǎng)通過(guò)場(chǎng)源在求解器之間傳輸，求解器之間具有雙向鏈接以實(shí)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(chǎng)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(duì)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(chǎng)解算器是一個(gè) 3D 解算器，用于模擬直流電流通過(guò)設(shè)備的流動(dòng)，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(wú)關(guān)的組件的電氣特性。
應(yīng)用：
大功率設(shè)備
電機(jī)
PCB配電網(wǎng)
11 靜磁仿真
靜磁解算器是用于模擬靜磁場(chǎng)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(jī)和發(fā)電機(jī)等電機(jī)。
應(yīng)用：
傳感器
電機(jī)
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(shí)諧波行為，包括磁準(zhǔn)靜態(tài) (MQS)、電準(zhǔn)靜態(tài) (EQS) 和全波實(shí)現(xiàn)。該求解器對(duì)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(wú)損檢測(cè) (NDT)
RFID和無(wú)線電力傳輸
電力工程——母線系統(tǒng)
13 低頻時(shí)域
低頻時(shí)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(shí)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(yùn)動(dòng)或浪涌）的問(wèn)題。EQS 求解器適用于阻容問(wèn)題和 HV-DC 應(yīng)用。
應(yīng)用：
電機(jī)和變壓器
機(jī)電 - 馬達(dá)、發(fā)電機(jī)
電力工程——絕緣、母線系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)設(shè)備
No.3 多物理場(chǎng)仿真
14 熱穩(wěn)態(tài)求解器
熱穩(wěn)態(tài)求解器可以預(yù)測(cè)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的溫度分布。熱源可以包括由電場(chǎng)和磁場(chǎng)、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(wú)縫連接，可以預(yù)測(cè)設(shè)備的溫度并對(duì)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(cè)系統(tǒng)隨時(shí)間變化的溫度響應(yīng)。熱源可以包括由電場(chǎng)和磁場(chǎng)、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(wú)縫連接，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行瞬態(tài)溫度預(yù)測(cè)并對(duì)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(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)中的流體流動(dòng)和溫度分布。CHT 求解器包括來(lái)自所有傳熱模式的熱效應(yīng)：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射，并且可以包括來(lái)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(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流，如 PCB、濾波器、天線、機(jī)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(cè)由電磁力和熱膨脹引起的結(jié)構(gòu)的機(jī)械應(yīng)力和變形。它旨在與 EM 和熱求解器一起使用，以評(píng)估力和加熱對(duì)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(jì)算時(shí)域中的粒子軌跡和電磁場(chǎng)，同時(shí)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(chǎng)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(xiǎn)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(gè) 3D 求解器，用于模擬通過(guò)電磁場(chǎng)的粒子軌跡。Gun Iteration 選項(xiàng)可以考慮空間電荷對(duì)電場(chǎng)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(chǎng)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(jì)算粒子束周圍的場(chǎng)，由線電流表示，以及通過(guò)與周圍結(jié)構(gòu)中的不連續(xù)性相互作用產(chǎn)生的尾場(chǎng)。
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(duì)印刷電路板 (PCB) 進(jìn)行信號(hào)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(guò)為來(lái)自 Cadence、Zuken 和 Altium 的流行布局工具提供強(qiáng)大的導(dǎo)入過(guò)濾器，輕松集成到 EDA 設(shè)計(jì)流程中。共振、反射、串?dāng)_、電源/接地反彈和同時(shí)開(kāi)關(guān)噪聲 (SSN) 等效應(yīng)可以在產(chǎn)品開(kāi)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(jì)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(jì)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(duì) 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(guò)依次檢查每個(gè)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(jì)規(guī)則來(lái)減輕乏味并消除人為錯(cuò)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(jì)規(guī)則檢查
信號(hào)完整性和電源完整性 (SI/PI) PCB 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查
23 線束求解器
Cable Harness Solver 專用于對(duì)大型電氣系統(tǒng)中復(fù)雜電纜結(jié)構(gòu)的信號(hào)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(jī)中的線束布局
消費(fèi)電子產(chǎn)品中的混合電纜
