CST 2010版本總體介紹

來源：edatop 更新時(shí)間：2024-07-07 閱讀：

技術(shù)完備的設(shè)計(jì)軟件 - CST 2010版

幾年前，CST公司在CST MICROWAVE STUDIO®（CST MWS）時(shí)域求解器的基礎(chǔ)上引入了頻域有限元求解器。CST意識(shí)到，隨著微波／射頻和高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用的不斷增加，我們需要不同的數(shù)學(xué)求解算法來處理不同類型的仿真問題，以達(dá)到仿真速度和內(nèi)存占用量的最優(yōu)化。這些方法分散在不同的仿真軟件中，而CST則將這些算法全部集成在一個(gè)已被廣大CST 用戶所公認(rèn)的友好的操作界面下。
CST公司致力于不斷的技術(shù)拓展，引入和開發(fā)了大量新的高效的算法，使其能夠快速精確地仿真各類射頻微波以及高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。CST還引入了包括電路、熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等的非純電磁場(chǎng)的多物理協(xié)同仿真。這些仿真可以直接無縫的協(xié)同，也可以通過CST DESIGN STUDIO®(CST DS)進(jìn)行間接協(xié)同。
從CST STUDIO SUITE 2010 起，CST DS將成為標(biāo)準(zhǔn)配置。它是電原理圖版圖電路級(jí)和系統(tǒng)級(jí)仿真器，內(nèi)嵌全自動(dòng)優(yōu)化功能。對(duì)于廣大設(shè)計(jì)工程師，使用CST進(jìn)行完整的系統(tǒng)級(jí)仿真正在成為主流——這對(duì)于包括多種材料，多部天線和眾多線纜的復(fù)雜高頻設(shè)備無疑是個(gè)突破性的進(jìn)展。
依靠完備的技術(shù)，CST為這種問題提供理想的解決方案。例如，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備公司的設(shè)計(jì)工程師們可以青睞于使用時(shí)域求解器仿真其帶寬，并利用時(shí)域求解器占用內(nèi)存小的特性來仿真復(fù)雜結(jié)構(gòu)。而對(duì)于國(guó)防領(lǐng)域來說，可能還需要頻域求解器來仿真相控陣天線以及高頻漸進(jìn)求解器來仿真電大飛機(jī)的雷達(dá)反射截面。
在不斷增強(qiáng)仿真能力的同時(shí)，CST意識(shí)到工程師通常需要一個(gè)包括機(jī)械CAD設(shè)計(jì)，印制板及線纜布局布線，路仿真，以及傳統(tǒng)的電磁場(chǎng)仿真等諸多功能的軟件包。單一功能的電磁仿真軟件已是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的；它必須嵌入整個(gè)的設(shè)計(jì)流程中。本文介紹了CST STUDIO SUITE 2010版的3D電磁場(chǎng)技術(shù)，并列舉了它是如何成為設(shè)計(jì)流程和系統(tǒng)級(jí)仿真中，不可或缺的重要組成部分的。

<核心求解器的擴(kuò)展>
CST的核心求解器仍然是時(shí)域（T）和頻域(F)，其功能不斷得到增強(qiáng)，其中包括新算法的引入以及對(duì)高性能硬件的支持。
新功能之一是在2010版CST MWS的頻域求解器中引入了靈敏度分析。在給定結(jié)構(gòu)加工公差的條件下，對(duì)S參量的靈敏度或公差分析不需要重新數(shù)值仿真就可以快速得到。
同樣地，在頻域求解器中引入了三階元和混合元。這一特性在使用頻域求解器仿真具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的電大尺寸物體時(shí)顯得尤為必要。
時(shí)域求解器的新特性之一是N階材料特性曲線擬合，這主要應(yīng)用在對(duì)材料的精確寬帶建模中。另外時(shí)域求解器對(duì)于寬帶端口的端口損耗計(jì)算進(jìn)行了改進(jìn)，使得求解更加精確。
對(duì)原英國(guó)上市公司Flomerics電磁部門的整體收購為時(shí)域求解增加了傳輸線矩陣法（TLM）這一新的算法。這一3D電磁場(chǎng)算法提升了CST處理電磁兼容和電磁干擾（EMC/EMI）應(yīng)用和天線布局問題的能力。其中一個(gè)非常重要優(yōu)勢(shì)是它的“精簡(jiǎn)模型庫”(Compact Models)。它可以將諸如平直或曲面形狀的通風(fēng)孔／通風(fēng)網(wǎng)、蜂窩板、搭接、屏蔽網(wǎng)／屏蔽膜、導(dǎo)電膠套等復(fù)雜細(xì)小幾何結(jié)構(gòu)用精確的電路模型進(jìn)行代替，而不必直接劃分網(wǎng)格進(jìn)行場(chǎng)仿真的“強(qiáng)攻”。大大地解決網(wǎng)格劃分大的困難。另外其“八叉樹網(wǎng)格”(Octree Meshing)非結(jié)構(gòu)性子網(wǎng)功能能夠極其有效地保證在巨大的最大網(wǎng)格和最小網(wǎng)格之比下的仿真精度，從而進(jìn)一步降低了網(wǎng)格總量。上述兩種方法能夠使網(wǎng)格下降至少85% ，即僅適用起始網(wǎng)格的15%或更少進(jìn)行仿真，通常僅適用10％以下的網(wǎng)格。
在2010版中，CST MICROSTRIPES®(CST MS）進(jìn)一步地集成在CST STUDIO SUITEI中，可共享結(jié)構(gòu)模型的導(dǎo)入導(dǎo)出，重要的是CST MS在此版本中已經(jīng)有了與CST DS的無縫協(xié)同。與CST MWS一樣，CST MS模塊可以在系統(tǒng)級(jí)仿真中與其他電路元件級(jí)聯(lián)。CST PCB STUDIO®(CST PCBS）和CST CABLE STUDIO®(CST CS）可以將印制板和線纜線束作為激勵(lì)源導(dǎo)入到CST MS進(jìn)行包含有機(jī)箱機(jī)柜等復(fù)雜周邊環(huán)境的寬帶和超寬帶EMI仿真。同樣地，CST還可以仿真其互易的逆問題——電磁敏感度（EMS）分析。如CST CS與CST MS協(xié)同可以仿真瞬態(tài)雷擊或強(qiáng)電磁脈沖（EMP）照射下飛機(jī)內(nèi)部線纜（單線、雙絞線、排線、單芯／雙芯／多芯屏蔽電纜等等）上所感應(yīng)出來的瞬態(tài)電壓和電流。
以上的這種兩部走的去耦思路利用了這兩類工作室的優(yōu)勢(shì)——寬帶輻射源的確定和在周邊三維結(jié)構(gòu)存在情況下電磁輻射的仿真，有效地節(jié)省仿真時(shí)問。CST STUDIO SUITE的其它工作室通過“場(chǎng)源”(Field Source)也可以實(shí)現(xiàn)該功能。

<高性能計(jì)算>
最新的版本采取了新技術(shù)可以徹底利用既有的硬件設(shè)備，從而起到加速仿真的作用。通過使用高性能計(jì)算（HPC）平臺(tái)，可以顯著地提速。
為了使用戶能夠充分利用各類的軟硬件加速功能，CST引入“加速令牌”(Acceleration Tokens) 的概念，每個(gè)令牌可以有權(quán)使用所有的加速功能，但每個(gè)時(shí)刻只能利用某個(gè)特定的加速資源。顯然，用戶擁有的加速令牌越多，則可以同時(shí)支配的加速資源就越多。
加速資源包含GPU（顯卡技術(shù)），MPI（機(jī)群計(jì)算）以及多端口、多頻點(diǎn)、多參數(shù)同時(shí)分布計(jì)算（將獨(dú)立的并行任務(wù)發(fā)送給多個(gè)計(jì)算機(jī)同時(shí)計(jì)算）。支持在每個(gè)主板上最高16 個(gè)線程的多線程并行運(yùn)算。圖1給出可用的HPC功能。

<新增加的求解器和算法>
實(shí)際中一些計(jì)算應(yīng)用不僅需要硬件利用性能的提升，還需要特殊核心求解器的支持。這些具有挑戰(zhàn)性的問題覆蓋范圍從復(fù)雜的多層PCB板到大型飛機(jī)或船。無論哪種情況，其對(duì)應(yīng)網(wǎng)格數(shù)及復(fù)雜性都要求使用新的特殊功能的算法來勝任。
在驅(qū)動(dòng)高頻電流或場(chǎng)通過設(shè)備時(shí)，必然產(chǎn)生其他物理效應(yīng)，例如溫升和結(jié)構(gòu)形變。為了實(shí)現(xiàn)完整的系統(tǒng)級(jí)仿真，這些效果都應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中考慮。

<電大高頻漸進(jìn)求解器>
在過去的版本中，CST引入了積分方程求解器（I），其中包括了矩量法（MoM）和多層快速多極子法（MLFMM）。該求解器對(duì)電大尺寸天線和飛機(jī)尤為有效。圖2給出安裝在電尺寸600波長(zhǎng)的直升飛機(jī)上的、工作在9.5GHz的天線性能仿真。而若要仿真在雷達(dá)頻段上的超電大尺寸（幾千波長(zhǎng)）的軍用飛機(jī)和艦船的話，則需要其它更為有效的算法。
CST 最新的電大高頻漸進(jìn)求解器使用最新發(fā)展的彈跳射線法（SBR）——物理光學(xué)法（PO）的擴(kuò)展。該算法采取了二階曲面網(wǎng)格，這樣避免了網(wǎng)格奇點(diǎn)。通過大量算例的比較，證實(shí)了該算法具有相當(dāng)高的精確度，且與全波算法（在全波算法所能計(jì)算的電尺度內(nèi)）結(jié)果相符。

<信號(hào)完整性（SI）、電源完整性（PI)求解器>
<線纜線束仿真>
<多物理場(chǎng)仿真>
<前處理和后處理>
更多資料請(qǐng)訪問CST CHINA網(wǎng)站下載附件PDF：

http://www.cst-china.cn/CST2009/company/news/200912/1544.html

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支持~！。。

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New Features in 2010
This list provides an overview of some of the most important changes in CST STUDIO SUITE™ 2010.
General / Environment
Improved usability of user interface for multiple open projects
Improved material fitting with support of higher orders
Revised material library
Solver Pause / Resume functionality including release license
Drag and drop for subproject import
Linux Frontend
Job Control Center
Improved error handling for failed jobs
Added automatic system shutdown option
Modeler / Structure Visualization
Upgraded the CAD kernel to ACIS R20.
New smart pick mode including unpicking
WCS alignment by mouse
Improved interactive local modifications
New face constraints concept
Hierarchical components
EDA Import
Cadence PCB Import (.brd)
Cadence SiP Import (.sip)
Import / Export
Support for CATIA V5 R19 files
Material names of CATIA V5 files are imported
Support for Autodesk Inventor 2008/2009 files
Support for ACIS R20 files
Support for Pro/E Wildfire 4 files
Preserve assembly structure in navigation tree for CATIA V5 and Pro/E assemblies
New OBJ import added
Hexahedral (Hex) Mesh
Improved parallelization of matrix calculation
Electrical connectivity information
Transient Solver
Improved solver abort handling
Near field monitors
Broadband field imprint for field sources
Handling of losses at waveguide ports
Higher order dispersive materials (permittivity)
MPI
Improved performance and robustness
Load balancing functionality
Cluster update and test functionality
Features: Online AR Filter, GPU support, farfield probes and broadband farfields
GPU: Usage of single card on 2 or 4 card solution
TLM Solver
Added CST MICROSTRIPES to CST STUDIO SUITE
E-Solver (shielded cable solver)
Rsd file exchange with CS
Frequency Domain (FD) Solvers
Mixed and higher order
Improvements Snapping
Homogeneously filled Floquet modes in media (not only vacuum)
Performance improvements (Tet-FD) in some parts of the solver run
Field source monitor for exporting (Tet-FD)
Surface power loss density with power loss density monitor (Tet-FD)
Additional mesh quality improvement with snapping (Tet-FD)
Tabulated surface impedance materials (Tet-FD, also for ports)
Sensitivity analysis
Field probes (Tet-FD)
New Asymptotic Solver
Based on ray-tracing technique (shooting and bouncing rays, SBR)
Calculates monostatic and bistatic scattering and RCS for PEC structures
Integral Equation Solver
New Multilayer solver
Low frequency stabilization
MPI support for direct solver
Coated materials
CST EM STUDIO Solvers
Improved robustness for adaptive Tet computations (recovery on error/abort)
2nd order for all tetrahedral EMS solvers
Improved force computation
Parallel direct solver can be used in EMS
Capacitance and inductance computation for Tet solvers
Conductivity can be defined for background material
LT solver
Permanent magnet sources
Non-linear materials + material monitor
New monitors (E-field, forces, voltages, etc.)
CST PARTICLE STUDIO® Solvers
Multiple external fields
Explosive emission model
Sheet transparency
More intuitive emission model entries (Temperature instead of energy)
Circular sources
Parallelization of PIC solver
Collision information curve
Multipacting stopping criterium
Postprocessing of Wakefields
MPI for Wakefield solver
Wakefield mesh settings
CST PCB STUDIO
Optimized 3D finite-element solver for PI applications
Implementing part library
Implementing of ESF export
CST CABLE STUDIO
Integration of MWS – geometry part
Integration of MWS – radiation /irradiation
CST MPYSICS Solvers
Structural mechanics solver
Mechanics coupling to sensitivity analysis
Field imports
Thermal coupling between different projects (Hex to Tet)
Convection boundaries on surfaces of voxel models
Post Processing / Fields
New 3DViewer
Improvements performance of 1D-result postprocessing.
Sensitivity analysis
Yield analysis
CST DESIGN STUDIO
User interface
Improved Routing
Block selection: Selection pane replaced by selection tree.
Result handling / Result Tree
Show result tree of the currently active project only.
Result items support drag’n’drop.
Result references.
Differential results (e.g. for probes).
IBIS block
Rising- /Falling - wave forms
Reduced IBIS Layout
Differential pins
PCBS block: Plane-Solver supported
New blocks: Switches, Mixed mode to single ended mode converter, CST MICROSTRIPES
Ports: Frequency dependent impedances